EMI传导辐射超标对策

电子小跑腿

[paragraph]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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郑先生

    

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