小功率反激電源EMI抑制方法

　　在小功率反激電源中，變壓器是一個很大的噪聲源。它作為噪聲產(chǎn)生源[3]：

　　A：功率變壓器原次邊存在的漏感，漏電感將產(chǎn)生電磁輻射干擾。

　　B：功率變壓器線圈繞組流過高頻脈沖電流，在周圍形成高頻電磁場，產(chǎn)生輻射干擾。

　　C：變壓器漏感的存在使得在開關(guān)管開關(guān)瞬間，形成電壓尖峰，產(chǎn)生電磁干擾。

　　作為傳播途徑：隔離變壓器初次級之間存在寄生電容，高頻干擾信號通過寄生電容耦合到次邊。 對于變壓器的漏感，可以通過三明治繞法等改變工藝結(jié)構(gòu)改善，也可以通過改變變壓器性能設(shè)計來減小，對于變壓器繞組的分布電容可以通過改進(jìn)繞制工藝和結(jié)構(gòu)、增加繞組之間的絕緣、采用屏蔽等方法來減小繞組間的分布電容。從工程角度來說，特別是對于某些已經(jīng)面世而為了提高市場競爭力選擇提高EMI要求作為突破口的產(chǎn)品來說，改變變壓器性能設(shè)計肯定影響重大，而改變工藝結(jié)構(gòu)也影響到生產(chǎn)甚至性能。屏蔽是生產(chǎn)延續(xù)性最好與總體影響性最小的一種方法。

　　屏蔽對于干擾的抑制作用用屏蔽效能來衡量，屏蔽效能A主要由吸收損耗與反射損耗來表示，總損耗越大，屏蔽體對電磁干擾的抑制能力越強，如式(6)表示[2]。

　　從吸收損耗的公式可以得出以下結(jié)論：

　　屏蔽材料越厚，吸收損耗越大;屏蔽材料的磁導(dǎo)率越高，吸收損耗越大;屏蔽材料的電導(dǎo)率越高，吸收損耗越大;被屏蔽電磁波的頻率越高，吸收損耗越大。

　　干擾源為電場輻射源時反射損耗 [2]，如式(7)：(近場波，高阻抗場)

　　干擾源為磁場輻射源時反射損耗 [2]，如式(8)：(近場波，低阻抗場)

　　干擾源為電場源或者磁場源時反射損耗 [2]，如式(9)：(遠(yuǎn)場波)

　　從反射損耗的公式可以得出以下結(jié)論：

　　屏蔽材料的磁導(dǎo)率越低，吸收損耗越大;屏蔽材料的電導(dǎo)率越高，吸收損耗越大。

　　從以上我們可以得出結(jié)論：

　　A：低頻：吸收損耗很小，屏蔽效能主要決于反射損耗。而反射損耗與電磁波的性質(zhì)關(guān)系很大，電場波的屏蔽效能遠(yuǎn)高于磁場波。

　　B：高頻：隨著頻率升高，電場波的反射損耗降低，磁場波的反射損耗增加，吸收損耗增加，當(dāng)頻率高到一定程度時，屏蔽效能主要由吸收損耗決定。

　　C：距離的影響：距離電場源越近，則反射損耗越大。對于磁場源，則正好相反。要獲得盡量高的屏蔽效能，屏蔽體應(yīng)盡量靠近電場輻射源，盡量遠(yuǎn)離磁場輻射源。

　　2.7磁珠的應(yīng)用

　　磁珠由鐵氧體組成，它把交流信號轉(zhuǎn)化為熱能，當(dāng)導(dǎo)線中流過電流時，它對低頻電流幾乎沒有什么阻抗，但對高頻電流會有較大的衰減作用。磁珠抑制能力與它的長度成比例。不過磁珠的運用會提高產(chǎn)品溫升，同時降低產(chǎn)品的可生產(chǎn)性，對于高功率密度的小功率電源來說，盡量避免使用。

　　2.8減緩驅(qū)動

　　增大MOS管驅(qū)動電阻，使得MOS管的開通時間與關(guān)斷時間增加，使dv/dt值變小。不過這種方式會增加開關(guān)管的開關(guān)損耗，只有在沒有其他有效解決辦法時推薦使用。比如MORNSUN公司的LH15XX某型號，在確定不能更改變壓器結(jié)構(gòu)與PCB布局情況下，只有增大驅(qū)動電阻，犧牲少許的效率來換取輻射干擾達(dá)到EN55022 CLASS B指標(biāo)。

　　3 案例

　　圖2是采用無錫硅動力(Si-power)SP56XX系列芯片(含抖頻，降頻和跳頻技術(shù))做的小功率模塊電源產(chǎn)品(37*23*15mm)，功率為5W，開關(guān)頻率65KHz,通過精心的設(shè)計，在沒有圖1中輸入EMI濾波電路和無Y電容的情況下，使產(chǎn)品的傳導(dǎo)和輻射指標(biāo)分別滿足class A級和B級的要求，并能滿足最新的能源之星V的標(biāo)準(zhǔn)，圖3、圖4是該產(chǎn)品的EMI測試圖(產(chǎn)品通過了UL/CE認(rèn)證)。由于電路簡單，元件少，該系列電源在批量生產(chǎn)時不良率僅為50PPM。

　　4 結(jié)論

　　高功率密度是電源發(fā)展的一個方向，小功率反激電源也一樣。不過由于小功率電源要求體積小，成本低，它的EMI設(shè)計受到體積、熱設(shè)計和易生產(chǎn)性等方面的影響，可以發(fā)揮的空間已經(jīng)很小。需要設(shè)計人員從開始階段就要注意PCB布局，注重電源的結(jié)構(gòu)設(shè)計與輸入輸出濾波網(wǎng)絡(luò)設(shè)計，優(yōu)化變壓器設(shè)計，設(shè)計中期通過更改輸入EMI濾波器參數(shù)進(jìn)行現(xiàn)場調(diào)試，調(diào)試沒有效果的情況下通過增加磁珠，改變驅(qū)動等犧牲其他性能的方式達(dá)到傳導(dǎo)和輻射指標(biāo)。