DC-DC转换器的电磁兼容技术浅谈
·阻抗失配。
源内阻是高阻(低阻)的,则滤波器输入阻抗就应该是低阻(高阻)的;负载是高阻(低阻)的,则滤波器输出阻抗就应该是低阻(高阻)的;这里的阻抗失配是相对要抑制的干扰频率而言,对正常工作的信号频率应该阻抗匹配。
·CM和DM同时抑制。
由于DC-DC转换器的工作频率基本都在几百KHz,根据以往各型号产品的EMC检测试验经验,一般情况下DC-DC转换器的EMI超标频段都会覆盖0.1_1MHz频段的一部分或全部范围。根据图1所示的分布原理,我们通常要采取有重点地对CM和DM同时抑制的原则。
印制电路板的EMC设计
由于PCB更改与相应的传导、辐射骚扰的测试较为复杂,且在时间和成本上也存在困难,因此进行专门的PCB对EMC影响的试验较为困难,这里只能根据一般原理以及多年从事电源设计所积累的经验给出DC-DC转换器PCB设计时需要注意的地方(主要针对降低DC-DC转换器对外的 EMI)。
·设计PCB时首先考虑好布局,特别是变压器和输出滤波电感的合理放置。强脉冲信号线(dv/dt大)的走线要尽量短,它们是典型的发射天线;导线不要突然拐角。
·合理放置原边开关管、输入滤波电容、滤波电感,使得滤波电容、变压器原边绕组、开关管构成的回路面积尽量减小,DC-DC转换器中专门有完整地层,其余信号线、功率线均在其它层上走线,使环路面积最小;合理摆放副边整流滤波电路。
·开关管和整流管上如有较强高频尖刺,应当就近布置吸收电路。
·注意控制电路和功率电路的单点接地,同时在靠近脉冲电路负载的部位如PWM芯片VCC引脚添加去耦电容。
·所有的功率器件,当与散热器绝缘连接时,其管芯均与散热器间存在分布电容,适当的分离不同级间的散热器连接方式,可以有效的减小两级电路间的容性耦合,减小电磁干扰,多层板式结构优于铝基板式结构就是这个原因。
实践证明,上述印制电路板EMC设计,对开关DC-DC转换器的EMC性能有较大的影响。在印制板设计阶段,工程技术人员由于缺乏有效的手段,往往只能采用试探方法,一旦开关DC-DC转换器不能通过有关EMC标准,就需要重新设计印制板。往往为此付出沉重的代价。
结语
本文对DC-DC转换器的EMC设计进行了简单的归纳和分析,从五个方面讨论了DC-DC转换器的EMC设计问题。DC-DC转换器EMC设计的关键是要弄清楚转换器中EMI产生的机理,有针对性地进行抑制和消除。
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