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电源模块之EMC GB9254 CLASSB 相关要求
编辑:上海责允电子科技有限公司   发布时间:2019-04-23

EMI 辐射源

  由于其特殊的性质,电源模块会产生辐射到周围大气中的电磁波。脉冲电压和电流将因开关动作而出现,并直接影响辐射电磁波的强度 (见边栏)。此外,转换器内部的寄生器件也会产生电磁辐射。图 2 给出了一款典型的降压型转换器,其包括功率 MOSFET 的寄生电感器和寄生电容器。

  

  在每个开关周期里,存储在寄生电感器中的能量将和存储于寄生电容器中的能量发生共振。当能量释放时将在开关节点 (VSW) 上产生一个很大的电压尖峰,其最大可达输入电压的两倍,如图 3 所示。当 MOSFET 的电流能力增加时,存储在寄生电容器中的能量往往也会增加。另外,开关动作还使输入电流以及流过顶端 MOSFET (ITOP) 和底端 MOSFET (IBOT) 的电流产生脉动。此脉冲电流将在输入电源电缆和 PCB 板印制线 (其充当了发射天线) 上产生电波,从而产生辐射发射和传导发射。

  当输入电压和输出电流增加时,每个周期中功率电感器改变极性时开关节点上的电压尖峰也将增大。而且,输出电流越高,电路回路内部产生的脉冲电流越大。因此,辐射发射在很大程度上取决于被测试器件所处的电气操作条件。一般来说,辐射噪声将随着输入电压和输出功率 (特别是输出电流) 的提高而增加。由于作为低噪声替代方案的线性稳压器效率过低,而且在高电压和高功率级别下耗散过多的热量,因此设计工程师不得不克服因采用最先进的伟仕模块电源解决方案而引发的难题,其中的 EMI 抑制变得颇为棘手。  


  EMI 抑制

  用于降低来自开关模式电源模块转换器设计的辐射 EMI 之替代方法面临着其他的难题。一种传统方法是在电源解决方案周围增设 EMI 屏蔽,其将在金属外壳内包含一个 EMI 场。然而,EMI 屏蔽会增加设计复杂性、尺寸和成本。在开关节点上 (VSW) 布设一个 RC 减振器电路可帮助减小电压尖峰和后续的振铃。可是,增设一个减振器电路将降低工作效率,从而增加功率耗散,导致环境温度和 PCB 温度升高。最后一种对策是采取优良的 PCB 布局方案,包括使用局部低 ESR 陶瓷去耦电容器,并为所有的大电流通路采用简短的 PCB 走线间隔,以最大限度地抑制图 2 中所示的寄生效应,不过代价是增加了工程设计时间并延缓了产品的上市进程。

  总的说来,为了同时满足尺寸、效率、热耗散和 EMI 规格要求,工程师必需具备丰富的电源设计经验并做出艰难的权衡取舍,特别是在高输入电压、高输出功率应用中 (原因如上所述)。为了评估折衷策略和设计一款符合 EMI 标准并满足所有系统要求的电源转换器,电路设计人员常常需要花费大量的时间和精力。

  保证符合EMI 标准的解决方案

  

  

 

  总结

  针对 EMI 相符性来设计信息技术设备 (ITE) 产品是一项必然要求,它需要超乎寻常的技巧和时间。虽然很麻烦,但是对于保证相邻电子设备或系统自身内部其他附属组件的正常功能运转而言,此类限制是至关紧要的。为满足这一需求,业界推出了诸如伟仕电源等经过 EN55022 Class B 标准认证的电源模块。然而,由于 EMI 场强在很大程度上取决于诸多的因素 (例如:输入电压、输出电流、输出电压和 PCB 布局),因此在比较产品时应确定:GB9254认证是在相似的电气条件下进行的 (由业界认可的 EMI 测试实验室在与您的设计相近的输入电压和输出功率级别下实施)。凌力尔特公布了针对最常见工作条件的 EMI 测试结果和演示板光绘文件,从而提供了一款由授权独立实验室认证的良好电源设计,这给客户吃了颗“定心丸”。


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