DC-DC轉換器的電磁兼容技術淺談
·阻抗失配。
源內阻是高阻(低阻)的,則濾波器輸入阻抗就應該是低阻(高阻)的;負載是高阻(低阻)的,則濾波器輸出阻抗就應該是低阻(高阻)的;這里的阻抗失配是相對要抑制的干擾頻率而言,對正常工作的信號頻率應該阻抗匹配。
·CM和DM同時抑制。
由于DC-DC轉換器的工作頻率基本都在幾百KHz,根據(jù)以往各型號產品的EMC檢測試驗經驗,一般情況下DC-DC轉換器的EMI超標頻段都會覆蓋0.1_1MHz頻段的一部分或全部范圍。根據(jù)圖1所示的分布原理,我們通常要采取有重點地對CM和DM同時抑制的原則。
印制電路板的EMC設計
由于PCB更改與相應的傳導、輻射騷擾的測試較為復雜,且在時間和成本上也存在困難,因此進行專門的PCB對EMC影響的試驗較為困難,這里只能根據(jù)一般原理以及多年從事電源設計所積累的經驗給出DC-DC轉換器PCB設計時需要注意的地方(主要針對降低DC-DC轉換器對外的 EMI)。
·設計PCB時首先考慮好布局,特別是變壓器和輸出濾波電感的合理放置。強脈沖信號線(dv/dt大)的走線要盡量短,它們是典型的發(fā)射天線;導線不要突然拐角。
·合理放置原邊開關管、輸入濾波電容、濾波電感,使得濾波電容、變壓器原邊繞組、開關管構成的回路面積盡量減小,DC-DC轉換器中專門有完整地層,其余信號線、功率線均在其它層上走線,使環(huán)路面積最小;合理擺放副邊整流濾波電路。
·開關管和整流管上如有較強高頻尖刺,應當就近布置吸收電路。
·注意控制電路和功率電路的單點接地,同時在靠近脈沖電路負載的部位如PWM芯片VCC引腳添加去耦電容。
·所有的功率器件,當與散熱器絕緣連接時,其管芯均與散熱器間存在分布電容,適當?shù)姆蛛x不同級間的散熱器連接方式,可以有效的減小兩級電路間的容性耦合,減小電磁干擾,多層板式結構優(yōu)于鋁基板式結構就是這個原因。
實踐證明,上述印制電路板EMC設計,對開關DC-DC轉換器的EMC性能有較大的影響。在印制板設計階段,工程技術人員由于缺乏有效的手段,往往只能采用試探方法,一旦開關DC-DC轉換器不能通過有關EMC標準,就需要重新設計印制板。往往為此付出沉重的代價。
結語
本文對DC-DC轉換器的EMC設計進行了簡單的歸納和分析,從五個方面討論了DC-DC轉換器的EMC設計問題。DC-DC轉換器EMC設計的關鍵是要弄清楚轉換器中EMI產生的機理,有針對性地進行抑制和消除。
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