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是反灌回电源 VS 的差分EMI

时间:2018-07-14来源:秒速飞艇浏览次数:

  秒速飞艇投注平台电磁兼容(EMI)合规性测试理所当然应该在产品开发周期的最后进行。不能通过 EMI 测试是系统工程师的噩梦。这不但是产品出货计划的巨大障碍,而且意味着重新设计电源,代价昂贵。庆幸的是,设计符合 EMI 标准的电源方案并不是不成功便成仁的事情。精心规划的设计应使用正确的滤波器、低 EMI 元件、低 EMI 电源调节器 IC 以及/或者低 EMI 电源模块,再加上良好的 PCB 布局和屏蔽技术,这样将能够保证大概率一次性成功。

  当电子设备连接到或靠近另一个产生 EMI 的电子设备,或者与之共用电源时,其工作就会受到EMI 的干扰。EMI 可以是传导性或辐射性。EMI 问题会妨碍电子设备与相邻的设备一起工作。我们日常生活中可能遭遇的常见 EMI 例子有:

  • 发射机造成当地电视台不能显示其画面。最坏情况下,画面会全部消失,或者呈现出某种图像模式。

  • 手机与通信塔握手以处理呼叫时引起的干扰(所以航班要求乘客在飞行期间关闭手机)。

  随着电子设备用量的大幅增长,电磁兼容(EMC)问题已成为一项重要课题。因此,诞生了标准化组织,以确保电子设备即使在 EMI 环境下也具备正常性能。现在,有了现代化电子设备,几乎能够在任何电子设备附近正常地使用手机及其他无线设备,几乎没有影响或影响非常小。为了实现上述目的,需要保证设备不发射有害辐射,同时也使设备不易受射频辐射的影响。

  B 类:设计用于家庭环境且满足 CISPR22 标准 B 类发射要求的设备、装置和电器。

  A 类:不满足 CISPR22 标准 B 类发射要求但符合较宽松的 CISPR22 标准 A 类发射要求的设备、装置和电器。A 类设备应具有以下警告:“本产品为 A 类设备。在家庭环境中,本产品可能会引起无线电干扰,此时用户可能需要采取适当的措施。”

  EMI 测试包括两部分:传导和辐射。传导发射测试在 150kHz 至 30MHz 频率范围进行。这是传导至电源的交流电流,采用两种方法进行测量:准峰值和平均值,各自具有其自身的限值。辐射发射测试在较高的 30MHz 至 1GHz 射频范围进行。这是来自于被测设备(DUT)的辐射磁场。测试范围上限 1GHz 适用于内部振荡频率最高为 108MHz 的 DUT。该范围上限在内部振荡器高达 500MHz 时扩展到 2GHz,内部振荡器频率高达 1GHz 时扩展到 5GHz,内部振荡器频率高达 1GHz 时扩展到6GHz。

  以下为 CISPR 22 规范的图示:Y 轴为测试 EMI 的大小,单位为 dBuV。X 轴为测试频率,单位为 Hz。

  开关电源会产生电磁能和噪声,也受外部干扰源的电磁噪声影响。开关电源产生的噪声可分为传导和辐射两类。传导发射的形式可以是电压或电流,其各自又可进一步分为共模或差模。此外, 连接线的有限阻抗造成电压传导,进而引起电流传导,反之亦然;差模传导引起共模传导,反之亦然。

  我们接下来讨论开关电源中的噪声源。这是一个 buck 调节器原理简图及其工作电路波形:

  如图 5 所示,buck 调节器的输入电流 II 为脉冲波形,这是主要的传导源,是反灌回电源 VS 的差分EMI。传导发射主要受转换器输入处快速变化波形的影响(di/dt)。传导发射的值是在转换器输入处作为电压 VS 测量的,采用线路阻抗稳定网络(LISN)。输入电容 CI 的功能是滤除交流(脉冲)分量。网络电流 IS 是 II 与 ICI 之差。我们希望 IS 为直流或者尽量平滑。如果 CI 为容值无限的理想电容器,将使 VI 保持恒定,并有效滤除 I1 的全部交流分量,保留来自于电源 VS 的恒定(直流)电流,以及保证源阻抗 RS 上的直流压降为恒定值。在这种情况下,由于 IS 为直流电流,传导 EMI 将为零。实际应用中,我们在输入源和转换器之间使用 π 滤波器,使传导 EMI 在调节限值范围之内。

  传导发射给固定系统带来的问题通常大于便携式系统。由于便携式设备使用电池工作,其负载和源没有外部连接可供传导发射。

  辐射 EMI 为快速变化的磁场,具有 30MHz 及以上的高频成分。磁场是由电路的电流环路产生的。如果不能正确滤除或屏蔽这种磁场的变化,这种变化就会耦合到其他邻近电路和/或设。

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