在我们很多工业及消费类电子产品应用中,使用开关电源系统供电可以减小体积;对于电源的输出负载主要是继电器及MCU等简单的控制系统;追求小体积电源系统简单可靠在应用中越来越广泛!特别是物联网产品的应用,同时开关电源供电系统的集成度已非常高,好的设计和选择非常重要;为了做到应用时应对系统EMC的要求提供我前期的实际工作设计案例,分享给电子设计爱好者参考!
1. 小功率电源系统LNK564PN改善EMI的原理设计参考方案如下:
1. 客户在实际使用时测试的超标频段及频点范围如下:
① 30MHZ-40MHZ的频点范围 超标5dB左右
② 200HZ-300MHZ的频段范围且是时钟的倍频
2. 通过数据调试确认辐射发射的位置及器件。
① 30MHZ-100MHZ的频点范围如果是开关电源其相关的器件位置为:
现将各个频段的干扰形式及状态总结如下:
1MHZ以内----以差模干扰为主,增大X 电容就可解决;
1MHZ-5MHZ---差模共模混合,采用输入端并一系列X 电容来滤除差摸干扰并分析出是哪种干扰超标并解决;
5M---以上以共摸干扰为主,采用抑制共摸的方法.对于外壳接地的,在地线上用一个磁环绕2圈会对10MHZ以上干扰有较大的衰减;
30---50MHZ 普遍是MOS管高速开通关断引起,可以用增大MOS驱动电阻,RCD优化缓冲吸收电路;对于集成MOS的方案设计,建议在MOS的D&S间并联<220pF的电容会有较好的改善,注意IC的温升问题!!
50---100MHZ 普遍是输出整流管反向恢复电流引起,可以在整流管上串磁珠,增加RC吸收电路等措施;
注意:对于小功率开关电源的辐射一般只会影响到100MHZ 以下的频段.也可以在MOS,二极管上加相应吸收回路,但效率会有所降低!
② 200MHZ-300MHZ对于是时钟的倍频则处理按时钟的标准电路原理进行处理
3. 在电路中增加器件进行的改善处理及实际结果情况分析:
① 更改电路中的RCD吸收电路R和C效果不明显
② RCD吸收回路中D上套磁珠效果不明显
③ 输出二极管UF4005上套磁珠效果不明显
④ 在LNK564PN的D与S脚增加101/1KV电容效果不明显
⑤ 电感L1上并联1K的电阻30MHZ-40MHZ的超标的点幅度降低
⑥ 将电感L1直接用屏蔽材料包裹,30M-40MHZ的辐射超标点通过
⑦ 将时钟和晶振电路进行RC处理及更改PCB后测试通过。
4. 晶振问题及开关电源系统的高频EMI-辐射问题改善措施方案如下:
① 将电感L1更改为屏蔽电感。30MHZ-40MHZ的频段测试通过。
② 无源晶振的标准设计方案
① 时钟电路的EMC设计方案
6.总结
按照上述的测试过程处理后LNK564PN系统方案的辐射测试通过!对于较小功率电源系统方案,如果有EMI的问题可尝试用以上的思路来解决平常项目中的问题!
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