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          EMC深入淺出電源PCB設計與電磁兼容的注意事項

          1 PCB走線之關鍵信號
          EMC深入淺出電源PCB設計與電磁兼容的注意事項
          注意:
          1.CS信號(采樣信號):從采樣電阻R25,R26拉出,注意IC的地線以采樣電阻為基準,采樣電阻的正負差分走線拉倒IC CS腳以及IC 的GND腳。
          2.驅動信號從驅動電路拉倒IC驅動引腳,注意不要干擾到CS腳;如圖走線三根線并排走,并且將地線走在驅動先和CS線中間起到一定屏蔽作用;
          3.雙面板最好將IC一層鋪地屏蔽,鋪地的網絡一定要從IC GND引出,非關鍵信號GND可直接打過孔,關鍵信號地需要單點接地,直接接IC;
          4.FB反饋網絡信號注意查分走線并且單點接IC;
          5.RCD吸收網絡不要放在主回路;
          6.VCC的整流濾波地需要接主功率地,二級濾波可接IC 地;
          7.Y電容走線單獨接,不可與主功率混淆,避免干擾;
          2 主功率及控制部分地接線示意圖
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          可能很多人看到此圖,云里霧里的,大致介紹下:
          • PFC的驅動和IC共地接PFC管,更具體點是接采樣電阻的地;
          • DC-DC部分的驅動地和控制地接DC開關管部分的采樣地;
          • 輔助源部分控制地接輔助源MOS管采樣第,MOS管地再接主功率地;
          • 各自IC的供電地通過輔助源EC濾波接IC地,注意RC濾波靠近IC;
          總結:注意好各自的單點接地,地線不亂,是走線最重要的地方之一!!!
          3 電磁場屏蔽機理分析
          圖一:磁場屏蔽原理
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          如圖對照:輸入和輸出的電場干擾可以通過電容傳輸耦合,若增加屏蔽板,則增加了C4的大小,并且C1也會減小,對電場干擾起到衰減的目的;
          圖二:磁場屏蔽原理
          EMC深入淺出電源PCB設計與電磁兼容的注意事項
          如圖:磁場屏蔽的特點和磁場不一樣,需要外殼屏蔽,電場只需要平面屏蔽板,故散熱器屏蔽帶來的是電場屏蔽,有的采用外殼封閉式電源則起到了一定磁場屏蔽;
          磁場屏蔽原理,磁場通過屏蔽罩會改變磁路,導致磁力線向周圍擴散,中間磁場干擾達到屏蔽目的;
          4 開關器件與EMC
          對器件的認識對EMC也有著重要的意義,比如MOS管,主開關MOS是很重要的EMC源頭之一,還有整流管的開通以及關斷也會產生高頻輻射(原理是電流產生磁場,變化的電流產生電場);當然這里主要是介紹半導體開關器件,其他的電感變壓器就不做說明了;
          開關器件哪些參數對EMC有重要影響,我們常說快管,慢管是以什么作為參照的呢?我們都知道快管開通損耗小,為了做高效率都喜歡用,但是為了EMC順利通過,不得不舍棄效率,降低開關速度來減弱開關輻射;
          對于MOS管,開通速度是由驅動電阻與輸入結電容決定的;關斷速度是由輸出結電容與管子內阻決定;
          EMC深入淺出電源PCB設計與電磁兼容的注意事項
          EMC深入淺出電源PCB設計與電磁兼容的注意事項
          參照以上兩圖,是不同型號的MOS管,對比下輸入結電容和輸出結電容,2400PF與800PF;780PF與2200PF;一看就知道第一個規格是快管,第二個是慢管,這時候決定開關速度還要與驅動電阻匹配;常規情況驅動電阻在10R-150R比較多,選取驅動電阻與結電容有關,針對快板驅動電阻可適當增大,慢管驅動電阻可適當減小;
          對于二極管,有肖特基二極管,快回復二極管,普通二極管,還有一種用的比較少的SIC二極管,開關速度SIC二極管幾乎為零,等于是沒有反向恢復,開關輻射最小,并且損耗也最小,唯一的缺點就是價格昂貴,故很少用;其次就是肖特基二極管,正向壓降低,反向恢復時間短,依次是快回復和普通二極管;需要在損耗和EMC之間折中;一般可采取改吸收以及套磁珠等措施整改EMC;
          5 EMC之濾波器
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          濾波器的架構選擇對濾波器的影響很重要,在不同場合,濾波器是根據阻抗匹配來達到濾波效果,大家可根據此圖的原則參考選取如何濾波;比如最常用的輸出整流橋后采用π型濾波以及輸出端采用LC濾波器;
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          濾波器的材質對設計濾波電感也是至關重要,采用不同初始磁導率的材質會在不同頻率段起作用,選錯材質就完全失去應有的效果;
          6 EMC之反激高頻等效模型分析
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          先從最簡單的模型理解EMC:
          EMC的路徑,當然空間輻射是跟環路有關,環路也是路徑構造成的;分析出反激高頻等效模型,幫助理解EMC形成的機理;我們的測試接收設備會從L,N端接收傳導,為了減小接收的干擾,就必須讓干擾通過地回路流通而不從L,N端口流向接收設備;這時候我們的EMI電感以及Y電容通過阻抗匹配就可以實現;另外原邊的干擾可以通過原副邊Y電容,變壓器雜散電容以及大地耦合到副邊,形成更多的回路;當然一些結電容參數,如MOS管結電容,散熱器結電容也能構成流通路徑;
          7 輻射的形式以及頻率分布
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          這個圖可能有些抽象,不過正好EMC是很難做到具體,需要給到我們一些啟示,可知:差模輻射是以環路的形式存在,而共模輻射是以天線的形式發射;因此正好印證前面說我們布板的時候開關環路的布局以及走線的時候不要走銳角,常規走45度,最好是圓弧走線,當然走線效率會比較低;
          這些原理基礎知識理解得好,對實際處理EMC工作以及布板很有用那個,如果沒這種意識,可能毫無用處,因為提供不了直接方法,需要與其他知識想結合;
          而且這里提的很多原理東西,在很多EMC資料中是看不到的,而且也沒這么集中,需要反復體會!
          EMC深入淺出電源PCB設計與電磁兼容的注意事項
          如圖:一些頻率端與開關電源產生部位的關系,這只是一般規律,不要完全相信;既是規律又不能盡信是為什么?規律并不是在所有情況下成立,不同電源的差異也很大,所以原理是幫你分析,而不是按照方法去硬套;
          8 EMC實例
          EMC深入淺出電源PCB設計與電磁兼容的注意事項
          EMC深入淺出電源PCB設計與電磁兼容的注意事項
          根據傳導實例,頻率的分布點關鍵是具體的數據與基頻之間的關系,這個測試完后,需要揣測這些數值的規律,可能能發現什么蛛絲馬跡;當然對于這些頻率如何通過濾波器去解決的手段前面也說過了;
          這里是給大家補充一些似乎很神秘的EMC它是怎么來的,感覺不再神秘,而不只是稀里糊涂的采用濾波器解決了問題!——內容來源電力電子技術與新能源

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