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[技术文章]EMI传导辐射超标对策 [复制链接]

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提示:会员销售的附件,下载积分 = 版块积分 + 销售积分       图酷模式  只看楼主 倒序阅读 使用道具 0楼 发表于: 2020-03-22

关于EMI传导和辐射超标对策,在没有相关EMI测试设备的情况下,往往会让工程师们格外的头疼,有时候我们可能需要很长时间才能够搞定这个问题。本文主要是针对EMI传导辐射超标问题进行实例分析,希望能够结合理论与经验来有针对性的进行整改,来达到最终效果。

首先我们来了解一下散热片、屏蔽层、Y电容的作用机理。以反激拓扑为例,我们先看看散热片的作用,见下图:

散热片的作用
在图中我们可以看到其中C1为MOS与散热片的寄生电容,C2为散热片与大地PE之间的寄生电容。散热片悬空时,共模电流icm会通过C2流到大地,从而被LISN拾到,导致共模干扰增加。散热片接地时,共模电流icm被短路到原边干扰源的地,不经过LISN,即降低了共模干扰。看看变压器屏蔽层的作用,见下图。

变压器屏蔽层的作用
有无Y电容的区别
从上面的分析可以看出,其实散热片、屏蔽、Y电容,对EMI的作用机理是一样的,即都是为干扰信号提供一条低阻抗回路,让干扰信号返回源端,让其不从LISN经过。

共模&差模路径和简化模型

以反激拓扑为例,同时由于副边的dV/dt一般较小,这里省去了,突出主要部分。

差模的路径和模型
从以上可以看出Cbus对EMI的影响,尤其是冷热机的差异。电解的ESR随着温度的升高而降低,有利于干扰信号的流过,这也是一些案例热机后EMI会变好的原因之一。

共模路径和简化模型
从以上的模型可以看出,不管是差模还是共模,EMI的本质就是欧姆定律。无非就是串联分压和并联分流,通过各种方法让LISN少分压、少分流而已。

这是个90W的例子,PFC+flyback的两极结构。基本情况如下:

1、桥前的EMI滤波器架构是:小X电容+小共模+大X电容+大共模;

2、桥后就是PFC+flyback电路;

3、原副边的地之间接有Y电容,Y电容的一个脚套有磁珠;

4、输出端的Vo与GND之间有个小共模。

现象是这样的:(测试时输出GND与大地连接)

冷机
热机后
从以上波形可以看出,热机后在15~16MHz的传导变差很多。裕量不足,需要整改,目标是达到>=10dB的裕量。

现象分析:传导在10几MHz的高频处超标,一般是共模干扰超标引起的。测试是输出与地连接的情况下超了,说明地线参与了耦合干扰,从这也证明了这是共模干扰超标。此共模干扰从源端产生,经变压器的一二次侧寄生电容传到次级,一部分被Y电容传回原边,另一部分经过输出端的共模阻隔后通过负载的接地线传到LISN。根据以上分析以及共模路径图,建立如下模型:

电路模型
其中:Z2为变压器一二次侧寄生电容的阻抗;Z3为Y电容和所串的磁珠的阻抗;Z4为输出共模的阻抗;Z5为LISN的阻抗。

从以上模型图可以得知:要降低共模干扰Vlisn,有多种方法,比如降低Vnoise、增大Z2、减小Z3、增大Z4。降低Vnoise就是从源端解决了,一般会影响效率,改动太大;增大Z2,就是减小变压器一二次侧寄生电容,这个目前已是比较优化的结构,改动效果不明显;减小Z3,可以通过增大Y电容实现;增加Z4,就是提升输出共模的阻抗。

经过实测,增大Y电容可以降5dB,但会导致漏电流超出客户规格,无法导入;增加Z4阻抗了,其实热机后会变差也是由于Z4的阻抗特性发生了变化;尝试过降低Z4的温度,但由于电流较大,温度仍然较高,效果不明显。根据上面的模型图,Z3回路还包括磁珠的阻抗,是否可以通过去掉磁珠来解决呢?

实测效果

根据实测效果我们可以看到结果数据改善了3~4dB的裕量,虽然没有加大Y电容的效果好,但有足够的裕量了,同时不影响效率,还降低了成本,但辐射在30M~40M的地方变差了2dB,好在即使变差也有足够的裕量,不用再去头疼了。至此,传导整改问题解决。



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不错的资料,


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好好学习,天天向上


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学习学习


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恢复看图。 OgQV;at  


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实际产品过程中,还是很难有对策


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