隔离式DC/DC变换器的电磁兼容设计
继电器、接触器、风机等在失电后,其线圈将产生较大的电压尖峰,从而产生电磁干扰,为此,在直流线圈两端反并联一个二极管或RC吸收电路,在交流线圈两端并联一个压敏电阻用于吸收线圈失电后产生的电压尖峰。如果接触器线圈电源与辅助电源的输人电源为同一个电源时,之间最好通过一个EMI滤波器。继电器触头动作时也将产生电磁干扰,因此,也要在触头两端增加RC吸收电路。
1)材料选择在进行开关电源的箱体结构设计时,对于屏蔽材料的选择原则是,当干扰电磁场的频率较高时,选用高电导率的金属材料,屏蔽效果较好;当干扰电磁场的频率较低时,选用高磁导率的金属材料,屏蔽效果较好;在某些场合下,如果要求对高频和低频电磁场都具有良好的屏蔽效果时,往往采用高电导率和高磁导率的金属材料组成多层屏蔽体。
2)孔洞、缝隙、搭接处理方法采用电磁屏蔽方法无须重新设计电路,便可达到很好的电磁兼容效果。理想的电磁屏蔽体是一个无缝隙、无孔洞、无透人的导电连续体,低阻抗的金属密封体,但是,开关电源需要有输入、输出线过孔、散热通风孔等,以及箱体结构部件之间的搭接缝隙,如果不采取措施,这些孔洞和缝隙将会导致电磁泄漏,使箱体的屏蔽效能降低、甚至完全丧失。因此,在设计开关电源箱体时,金属板之间的搭接最好采用焊接,无法焊接时要使用电磁密封垫或其它的屏蔽材料;箱体上的开孔孔径要小于被屏蔽的电磁波波长的1/2,否则屏蔽效果将大大降低;对于通风孔,在屏蔽要求不高时可以使用穿孔金属板或金属化丝网,在既要求屏蔽效能高,又要求通风效果好时选用截止波导管等方法,以提高屏蔽体的屏蔽效能。如果箱体的屏蔽效能仍无法满足要求时,可以在箱体上喷涂屏蔽漆。除了对开关电源整个箱体的屏蔽之外,还可以对电源设备内部的元器件、部件等干扰源或敏感设备进行局部屏蔽。
3)其他在进行箱体结构设计时,针对设备上所有会受到静电放电影响的部分,须设计一条低阻抗的电流泄放路径,箱体必须有可靠的接地措施,并且要保证接地线的载流能力,同时,将敏感电路或元器件布置得远离这些泄放回路,或对其采用电场屏蔽措施。对于结构件的表面处理,一般需要电镀银、锌、镍、铬、锡等,具体要从导电性能、电化学反应、成本及电磁兼容性等多方面考虑后做出选择。
3.8元器件布局与布线中的电磁兼容设计
对于开关电源设备内部元器件的布局必须整体考虑电磁兼容性的要求,设备内部的干扰源会通过辐射和串扰等途径影响其它元器件或部件的正常工作,研究表明,在离干扰源一定距离时,干扰源的能量将大大衰减,因此,合理的布局有利于减小电磁干扰的影响。EMl输入输出滤波器最好安装在金属机箱的入出口处,并保证输入与输出线的屏蔽隔离。敏感电路或元器件要远离发热源。对于开关电源产品,一般须遵守以下布线原则。
1)主电路输入线与输出线分开走线。
2)EMI滤波器输入线与输出线分开走线。
3)主电路线与控制信号线分开走线。
4)高压脉冲信号线最好分开单独走线。
5)分开布线要避免平行走线,可以垂直交叉,线束之间距离在20mm以上。
6)电缆不要贴着金属外壳和散热器走线,保证一定距离。
7)双绞线、同轴电缆及带状电缆在EMC设计中的使用。
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