EMC設計攻略(1):電源電路如何做好電磁相容設計?

  • linchow683
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  • 發表於 2022-06-13

電源電路設計中,功能性設計主要考慮溫升和紋波大小。溫升大小由結構散熱和效率決定;輸出紋波除了採用輸出濾波外,輸出濾波電容的選取也很關鍵:大電容一般採用低ESR電容,小電容採用0.1UF和1000pF共用。電源電路設計中,電磁相容設計是關鍵設計。主要涉及的電磁相容設計有:傳導發射和浪湧。

傳導發射設計一般採用輸入濾波器方式。外部採購的濾波器內部電路一般採用下列電路:

Cx1和Cx2為X電容,防止差模幹擾。差模幹擾大時,可增加其值進行抑制;Cy1和Cy2為Y電容,防止共模幹擾。共模幹擾大時,可增加其值進行抑制。需要注意的是,如自行設計濾波電路,Y電容不可設計在輸入端,也不可雙端都加Y電容。

浪湧設計一般採用壓敏電阻。差模可根據電源輸入耐壓選取;共模需要電源輸入耐壓和產品耐壓測試綜合考慮。

當浪湧能量大時,也可考慮壓敏電阻(或TVS)與放電管組合設計。

 

1 電源輸入部分的EMC設計

應遵循①先防護後濾波;②CLASS B規格要求的電源輸入端推薦兩級濾波電路,且儘量靠近輸入端;③在電源輸入端濾波電路前和濾波電路中無採樣電路和其它分叉電路;如果一定有採樣電路,採樣電路應額外增加了足夠的濾波電路。

原因說明:

①先防護後濾波:

第一級防護器件應在濾波器件之前,防止濾波器件在浪湧、防雷測試中損壞,或導致濾波參數偏離,第二級保護器件可以放在濾波器件的後面;選擇防護器件時,還應考慮個頭不要太大,防止濾波器件在PCB佈局時距離介面太遠,起不到濾波效果。

紅色圈內為濾波,黃色圈內為防護器。

 ②CLASS B規格要求的電源輸入端推薦兩級濾波電路,且儘量靠近輸入端:

CLASSB要求比CLASS A要求小10dB,即小3倍,所以應有兩級濾波電路;

CLASSA規格要求至少一級濾波電路;所謂一級濾波電路指包含一級共模電感的濾波電路。

③在電源輸入端濾波電路前和濾波電路中無採樣電路和其它分叉電路;如果一定有採樣電路,採樣電路應額外增加了足夠的濾波電路:

電源採樣電路應從濾波電路後取;

如果採用電路精度很高,必須從電源輸入口進行採樣時,必須增加額外濾波電路。

2 電源輸出部分的EMC設計

應遵循:①電源模組輸出一定要求有濾波措施,推薦使用共模電感或差模電感;②長距離電源走線是否預留足夠電容組10uF/0.1uF或1uF/0.01uF,應考慮PCB板每間隔187.5px放置一對。

原因說明:

①電源模組輸出一定要求有濾波措施,推薦使用共模電感或差模電感:用共模電感進行濾波,防止開關電源的雜訊串到整個單板的電源、地上;

用磁珠進行濾波,防止開關電源的雜訊串到整個單板的電源、地上;

圖中為磁珠,非電感。

在電源輸出端設計Y電容時,需斟酌,如有螺釘可使Y電容就近接地時,可考慮增加,否則不用。

②長距離電源走線是否預留足夠電容組10uF/0.1uF或1uF/0.01uF,應考慮PCB板每間隔187.5px放置一對:

當電源模組有多路電源輸出時,比如提供給通訊介面的通訊電源、地,提供給感測器供電的12V、24V電源、地,提供給繼電器驅動用的12V電源、地,均會存在長距離走線問題,為了使電源、地之間的阻抗最小,且回路最小,應每隔187.5px增加一對電容。

3電源轉換晶片的EMC設計

應遵循電源轉換晶片輸入輸出端應並聯BULK電容和去耦電容;電容容值應依據晶片手冊推薦,或者依據驅動能力來估算;開關轉換晶片輸出應考慮磁珠進行濾波。

 

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  • SiC

  • 發表於2022年8月17日 23:28

台灣用語比較習慣.........