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反激式開關電源EMI設計與整改(3)

發(fā)布時間 2020-04-27 |

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前兩期文章先后介紹了EMI基礎知識及傳導定量設計方法，受到了工程師們的高度關注。

本期，芯朋微技術團隊為大家分享反激式開關電源的輻射定性分析方法及典型整改案例。

輻射定性分析方法

麥克斯韋方程組揭示了電場、磁場的來源及關系，并預言了電磁波的存在，奠定了經典電磁場理論。在此基礎上，引入“矢量勢”的概念，并增加庫倫規(guī)范和洛侖茲規(guī)范限定條件，進而得到小環(huán)天線輻射場的磁場和電場強度表達式：

其中，S為環(huán)形面積，r為輻射源到輻射測試處的距離，λ為波長，I為環(huán)路中的電流大小，Z為波阻抗（常數(shù)，120π），θ為輻射方向與測試位置的夾角。

上式可定性指導反激式開關電源的輻射整改：

輻射整改案例

案例一 Y電容回路影響

實驗結果：基于PN8386P+PN8306H的5V3.4A充電器，不同Y電容回路，垂直方向輻射相差6dB以上。

原因分析：Y電容將流過變壓器的共模電流旁路為差模電流以改善EMI，該回路為輻射干擾源，回路面積越小EMI越好。

基于PN8386P+PN8306H的5V3.4A充電器PCB布線

CY1回路輻射測試結果(CY1=1nF，移除CY2)

CY2回路輻射測試結果(CY2=1nF，移除CY1)

案例二 RCD回路影響

實驗結果：基于PN8235+PN8306H的5V3.4A充電器，不同RCD吸收回路布線，垂直方向輻射相差10dB以上。

原因分析：主開關管漏極為強干擾源， RCD吸收用以減弱此干擾量，RCD越靠近漏極輻射量則越小。

RCD吸收遠離主開關管漏極PCB布線及輻射測試結果

RCD吸收靠近主開關管漏極PCB布線及輻射測試結果

案例三 di/dt影響

實驗結果：基于PN8160M的12V1.5A適配器，不同型號輸出整流二極管，垂直方向輻射相差3dB以上。

原因分析：在電流連續(xù)模式下，輸出二極管反向恢復特性不同，di/dt引起的輻射能量不同。

基于PN8160M的12V1.5A適配器PCB布線

DO201-AD封裝5T100輻射測試結果

TO277封裝的10V80輻射測試結果

案例四 dv/dt影響

實驗結果：基于PN8680M的12V1A適配器，主開關管是否并聯(lián)Cds電容，垂直方向輻射相差3dB以上。

原因分析：Cds可減緩主開關管Vds的dv/dt，減小輻射量。

基于PN8680M的12V1A適配器PCB布線

無Cds電容輻射測試結果

有Cds（33pF）電容輻射測試結果

案例五輸出工模電感影響

實驗結果：基于PN8160H的12V2A適配器，是否帶輸出共模電感，垂直方向輻射相差6dB以上。

原因分析：輸出共模電感可有效阻礙共模干擾電流通過輸出線向外輻射能量。

基于PN8160H的12V2A適配器PCB布線

無輸出共模電感輻射測試結果

有輸出共模電感輻射測試結果

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