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(gè)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(guò)高頻脈沖電流，在周圍形成高頻電磁場(chǎng)，產(chǎn)生輻射干擾。

　　C：變壓器漏感的存在使得在開(kāi)關(guān)管開(kāi)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(jí)之間存在寄生電容，高頻干擾信號(hào)通過(guò)寄生電容耦合到次邊。 對(duì)于變壓器的漏感，可以通過(guò)三明治繞法等改變工藝結(jié)構(gòu)改善，也可以通過(guò)改變變壓器性能設(shè)計(jì)來(lái)減小，對(duì)于變壓器繞組的分布電容可以通過(guò)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(lái)減小繞組間的分布電容。從工程角度來(lái)說(shuō)，特別是對(duì)于某些已經(jīng)面世而為了提高市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力選擇提高EMI要求作為突破口的產(chǎn)品來(lái)說(shuō)，改變變壓器性能設(shè)計(jì)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(duì)于干擾的抑制作用用屏蔽效能來(lái)衡量，屏蔽效能A主要由吸收損耗與反射損耗來(lái)表示，總損耗越大，屏蔽體對(duì)電磁干擾的抑制能力越強(qiáng)，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(chǎng)輻射源時(shí)反射損耗 [2]，如式(7)：(近場(chǎng)波，高阻抗場(chǎng))

　　干擾源為磁場(chǎng)輻射源時(shí)反射損耗 [2]，如式(8)：(近場(chǎng)波，低阻抗場(chǎng))

　　干擾源為電場(chǎng)源或者磁場(chǎng)源時(shí)反射損耗 [2]，如式(9)：(遠(yuǎn)場(chǎng)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(chǎng)波的屏蔽效能遠(yuǎn)高于磁場(chǎng)波。

　　B：高頻：隨著頻率升高，電場(chǎng)波的反射損耗降低，磁場(chǎng)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(shí)，屏蔽效能主要由吸收損耗決定。

　　C：距離的影響：距離電場(chǎng)源越近，則反射損耗越大。對(duì)于磁場(chǎng)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(chǎng)輻射源，盡量遠(yuǎn)離磁場(chǎng)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(hào)轉(zhuǎn)化為熱能，當(dāng)導(dǎo)線中流過(guò)電流時(shí)，它對(duì)低頻電流幾乎沒(méi)有什么阻抗，但對(duì)高頻電流會(huì)有較大的衰減作用。磁珠抑制能力與它的長(zhǎng)度成比例。不過(guò)磁珠的運(yùn)用會(huì)提高產(chǎn)品溫升，同時(shí)降低產(chǎn)品的可生產(chǎn)性，對(duì)于高功率密度的小功率電源來(lái)說(shuō)，盡量避免使用。

　　2.8減緩驅(qū)動(dòng)

　　增大MOS管驅(qū)動(dòng)電阻，使得MOS管的開(kāi)通時(shí)間與關(guān)斷時(shí)間增加，使dv/dt值變小。不過(guò)這種方式會(huì)增加開(kāi)關(guān)管的開(kāi)關(guān)損耗，只有在沒(méi)有其他有效解決辦法時(shí)推薦使用。比如MORNSUN公司的LH15XX某型號(hào)，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(dòng)電阻，犧牲少許的效率來(lái)?yè)Q取輻射干擾達(dá)到EN55022 CLASS B指標(biāo)。

　　3 案例

　　圖2是采用無(wú)錫硅動(dòng)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(kāi)關(guān)頻率65KHz,通過(guò)精心的設(shè)計(jì)，在沒(méi)有圖1中輸入EMI濾波電路和無(wú)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(jí)和B級(jí)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(cè)試圖(產(chǎn)品通過(guò)了UL/CE認(rèn)證)。由于電路簡(jiǎn)單，元件少，該系列電源在批量生產(chǎn)時(shí)不良率僅為50PPM。

　　4 結(jié)論

　　高功率密度是電源發(fā)展的一個(gè)方向，小功率反激電源也一樣。不過(guò)由于小功率電源要求體積小，成本低，它的EMI設(shè)計(jì)受到體積、熱設(shè)計(jì)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(jì)人員從開(kāi)始階段就要注意PCB布局，注重電源的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與輸入輸出濾波網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)，優(yōu)化變壓器設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)中期通過(guò)更改輸入EMI濾波器參數(shù)進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試，調(diào)試沒(méi)有效果的情況下通過(guò)增加磁珠，改變驅(qū)動(dòng)等犧牲其他性能的方式達(dá)到傳導(dǎo)和輻射指標(biāo)。