基于ST VIPerPlus Low EMI 的豆?jié){機輔助電源方案
英飛凌汽車電子生態(tài)圈
一：項目背景：
家電客戶使用VIPer12做的6W輔助電源在EMI的傳導(dǎo)測試中，低頻段超標需要整改。
因成本和PCB空間原因不能加前端EMI濾波電感。需要采用VIPerPlus的頻率抖動特性解決問題。
二：頻率抖動基本原理
開關(guān)電源由于較高的dv/dt 和di/dt堯電路中存在的寄生電感和電容使開關(guān)電源的電磁干擾噪聲較難消除。一般在EMI測試結(jié)果中可以發(fā)現(xiàn)，開關(guān)電源在開關(guān)時刻通常容易超過EMI 限值，而在其它頻率點上卻往往具有較大的裕量。因此人們又從另一角度開發(fā)新的EMC 技術(shù)院如何通過各種方式降低開關(guān)時刻的EMI 發(fā)射能量，將對應(yīng)的能量移到具有EMI發(fā)射裕量的那些頻段上去（稱為“頻譜搬移”）。與傳統(tǒng)的抑制電磁干擾的措施如減小漏感和分布電容，或者是增加一些濾波器件等技術(shù)相比，頻率抖動（jitter frequency）技術(shù)不是從減少分布參數(shù)這種極難的工藝角度解決電磁兼容問題，也不是采用濾波這樣的使干擾旁路的方式，而是從EMI 測試儀器測試的原理出發(fā)，使集中的頻譜能量分散化的角度來實現(xiàn)“頻譜搬移”，滿足EMC 容限要求，以解決EMC 問題的。
三：以客戶用VIPer12做的6W輔助電源EMI傳導(dǎo)整改為例
此電源因體積要求，不能加前端EMI電感，測得L線傳導(dǎo)結(jié)果如下圖1
圖1中可知：在681kHz上QP和CA值超標
整改1：將開關(guān)電源初級地和次級地連接的CY1電容（0.22uf）加大到0.66uf,結(jié)果如圖2
圖2可以看出，余量只有1.2db,還是需要改進
整改2：讓客戶重新Layout一版，其他器件都不變，將Viper12替換成Viper17,增加頻率抖動功能，測試如圖3
如圖3，QP和CA值有7db的余量，符合要求。傳導(dǎo)測試通過。
再以開關(guān)電源N線的傳導(dǎo)測試，用Viper12和Viper17的測試對比如圖4-圖5
圖4所示，CA超標，QP和CA余量不足
但改成Viper·17后，測試通過，余量充足，如圖5
四：結(jié)語
一般來說，采用抖頻技術(shù)時，由于將離散的頻譜分布在一定的頻帶內(nèi)，從而使得頻譜在一些頻段內(nèi)趨于連續(xù)，所以EMI 測試曲線在高頻段幅值低并且變得光滑，從而輻射即使要求6dB 的工程裕量也很容易通過，從上面EMI傳導(dǎo)輻射測試曲線比較中可以明顯看出，采用抖頻技術(shù)減小EMI的效果很明顯。如圖4和圖5對比
與傳統(tǒng)的抑制EMI 的方法相比，頻率抖動技術(shù)采用功率半導(dǎo)體集成芯片內(nèi)部電路來改善EMI，可以考慮用體積小的濾波器，并能節(jié)省外圍元器件的成本，不依賴設(shè)計人員經(jīng)驗，如今這種集成技術(shù)思想已經(jīng)成為使開關(guān)電源EMI 降低的新思路和發(fā)展趨勢。
開關(guān)電源由于較高的dv/dt 和di/dt堯電路中存在的寄生電感和電容使開關(guān)電源的電磁干擾噪聲較難消除。一般在EMI測試結(jié)果中可以發(fā)現(xiàn)，開關(guān)電源在開關(guān)時刻通常容易超過EMI 限值，而在其它頻率點上卻往往具有較大的裕量。因此人們又從另一角度開發(fā)新的EMC 技術(shù)院如何通過各種方式降低開關(guān)時刻的EMI 發(fā)射能量，將對應(yīng)的能量移到具有EMI發(fā)射裕量的那些頻段上去（稱為“頻譜搬移”）。與傳統(tǒng)的抑制電磁干擾的措施如減小漏感和分布電容，或者是增加一些濾波器件等技術(shù)相比，頻率抖動（jitter frequency）技術(shù)不是從減少分布參數(shù)這種極難的工藝角度解決電磁兼容問題，也不是采用濾波這樣的使干擾旁路的方式，而是從EMI 測試儀器測試的原理出發(fā)，使集中的頻譜能量分散化的角度來實現(xiàn)“頻譜搬移”，滿足EMC 容限要求，以解決EMC 問題的。
三：以客戶用VIPer12做的6W輔助電源EMI傳導(dǎo)整改為例
此電源因體積要求，不能加前端EMI電感，測得L線傳導(dǎo)結(jié)果如下圖1
圖1中可知：在681kHz上QP和CA值超標
整改1：將開關(guān)電源初級地和次級地連接的CY1電容（0.22uf）加大到0.66uf,結(jié)果如圖2
圖2可以看出，余量只有1.2db,還是需要改進
整改2：讓客戶重新Layout一版，其他器件都不變，將Viper12替換成Viper17,增加頻率抖動功能，測試如圖3
如圖3，QP和CA值有7db的余量，符合要求。傳導(dǎo)測試通過。
再以開關(guān)電源N線的傳導(dǎo)測試，用Viper12和Viper17的測試對比如圖4-圖5
圖4所示，CA超標，QP和CA余量不足
但改成Viper·17后，測試通過，余量充足，如圖5
四：結(jié)語
一般來說，采用抖頻技術(shù)時，由于將離散的頻譜分布在一定的頻帶內(nèi)，從而使得頻譜在一些頻段內(nèi)趨于連續(xù)，所以EMI 測試曲線在高頻段幅值低并且變得光滑，從而輻射即使要求6dB 的工程裕量也很容易通過，從上面EMI傳導(dǎo)輻射測試曲線比較中可以明顯看出，采用抖頻技術(shù)減小EMI的效果很明顯。如圖4和圖5對比
與傳統(tǒng)的抑制EMI 的方法相比，頻率抖動技術(shù)采用功率半導(dǎo)體集成芯片內(nèi)部電路來改善EMI，可以考慮用體積小的濾波器，并能節(jié)省外圍元器件的成本，不依賴設(shè)計人員經(jīng)驗，如今這種集成技術(shù)思想已經(jīng)成為使開關(guān)電源EMI 降低的新思路和發(fā)展趨勢。
?場景應(yīng)用圖
?產(chǎn)品實體圖
?展示板照片
?方案方塊圖
?核心技術(shù)優(yōu)勢
1，集成高壓800V的功率部分, 2，PWM控制,兩級過流保護,過壓保護和過負載保護,以及滯后熱保護, 3，軟起動和故障條件消除后自動重起功能. 4，采用突發(fā)模式工作,消耗非常低電流,有助于滿足待機時節(jié)能指標 5，低EMI頻率抖動
?方案規(guī)格
1、輸入電壓85-265V 2、輸出12V,6W，典型效率83%，滿足家電控制板電流需求 3、在265V條件下，實現(xiàn)待機功耗≤30mW 4、兩級過流保護,過壓保護和過負載保護,以及滯后熱保護，提高了系統(tǒng)可靠性
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