這就是我們電源適配器工程師外出機構做測試的實驗室~

 

 

我先給出結論
，電源適配器EMI確實和開關頻率不成線性關係，某些開關頻率下，EMI濾波器的轉折頻率較高
，但是總體趨勢而言，是開關頻率越高，電源適配器EMI體積越小！

         

我知道很多人開始噴我了
，怎麼可能
，di/dt和dv/dt都大了
，怎麼可能EMI濾波體積還小了。我想說一句
，共模和差模濾波器的沒有區別
，相同的截止頻率下
，高頻的衰減更大！就算你高頻下共模噪聲越大
，但是你的記住，這個頻率下LC濾波器的衰減更大，想想幅頻曲線吧。為了說明這個結論
，我給出一些定量分析結果。這些EMI分析均基於AC/DC三相整流，拓撲為維也納整流。我分別給出了1Mhz和500Khz的共模噪聲

，可以看出，500khz共模濾波器需要的截止頻率為19.2kHz，1MHz為31.2kHz。

 

 

 

這張圖給出了不同頻率下共模和差模濾波器轉折頻率的關係

，可以看出，一些低頻點EMI濾波器體現出了非常好的特性。例如70Khz
，140Khz。而這兩個開關頻率是工業界常用的兩個開關頻率，非常討巧
，因為EMI噪聲測試是150KHz到30MHz。不過這個也與拓撲有關。

 

 

以上數據均基於仿真，雖然不能精確的反應EMI噪zao聲sheng的de大da小xiao，但dan是shi趨qu勢shi肯ken定ding是shi正zheng確que的de。說shuo了le這zhe麼me多duo，我wo隻zhi想xiang表biao明ming，開kai關guan頻pin率lv的de選xuan取qu相xiang當dang有you學xue問wen。如ru果guo要yao以yi高gao功gong率lv密mi度du為wei設she計ji指zhi標biao
，開kai關guan頻pin率lv並bing不bu是shi越yue高gao越yue好hao，而er是shi有you一yi個ge最zui佳jia轉zhuan折zhe點dian。下xia麵mian2張圖給出了維也納整流器和BUCK-type整流器的功率密度趨勢，可以看出，最佳功率密度點不是一個開關頻率。對那些拍著腦瓜選開關頻率，解決EMIwentibingqiebishiguowodelaogongchengshi，wohaishihuaiyouhendajingyide，danshiwoxiangshuodeshi，ruguozhenzhengxiangshejiyitaizuigaogonglvmidudebianhuanqi

，xiangxidekaozhengshizhidede，haibushidanchunyikaojingyan，kuangqiejingyanbeihouyeshiyidingyoulilunzhichi。

 

 

我不禁問個問題，都有EMI濾波器，EMI噪zao聲sheng都dou符fu合he標biao準zhun，為wei啥sha高gao頻pin幹gan擾rao大da。難nan道dao大da家jia在zai實shi際ji工gong程cheng遇yu到dao高gao頻pin幹gan擾rao是shi個ge假jia象xiang
？不bu是shi的de，舉ju一yi個ge非fei常chang簡jian單dan的de例li子zi，剩sheng下xia的de自zi己ji思si考kao吧ba。 

       

在(zai)輸(shu)入(ru)電(dian)壓(ya)較(jiao)高(gao)的(de)場(chang)合(he)中(zhong)
，一(yi)般(ban)開(kai)關(guan)管(guan)驅(qu)動(dong)的(de)都(dou)需(xu)要(yao)隔(ge)離(li)。我(wo)們(men)知(zhi)道(dao)隔(ge)離(li)後(hou)一(yi)端(duan)的(de)地(di)一(yi)般(ban)要(yao)接(jie)到(dao)懸(xuan)浮(fu)開(kai)關(guan)管(guan)的(de)源(yuan)端(duan)，一(yi)般(ban)這(zhe)一(yi)點(dian)的(de)電(dian)平(ping)是(shi)跳(tiao)變(bian)的(de)，以(yi)氮(dan)化(hua)镓(jia)晶(jing)體(ti)管(guan)為(wei)例(li)，這(zhe)點(dian)電(dian)壓(ya)變(bian)化(hua)率(lv)可(ke)以(yi)達(da)到(dao)140kV/us。而隔離芯片前一端的地是與控製地連接的，你隨便看看隔離模塊電源的手冊
，原副邊耦合的寄生電容一般在60pF左右，也是就說在高速開關瞬間，會產生大約6A的(de)電(dian)流(liu)從(cong)副(fu)邊(bian)的(de)地(di)通(tong)過(guo)電(dian)容(rong)耦(ou)合(he)到(dao)原(yuan)邊(bian)
，原(yuan)邊(bian)的(de)地(di)電(dian)平(ping)肯(ken)定(ding)瞬(shun)間(jian)產(chan)生(sheng)尖(jian)峰(feng)，整(zheng)個(ge)控(kong)製(zhi)係(xi)統(tong)產(chan)生(sheng)強(qiang)烈(lie)的(de)幹(gan)擾(rao)。所(suo)以(yi)做(zuo)高(gao)頻(pin)的(de)時(shi)候(hou)，隔(ge)離(li)電(dian)源(yuan)的(de)地(di)線(xian)千(qian)萬(wan)不(bu)要(yao)平(ping)行(xing)的(de)鋪(pu)在(zai)2層PCB中，幹擾效果會更加強烈。

 

同時選隔離芯片的時候也需要注意一個參數叫做CM transient immunity（肯定會給的）
，這個參數最好大於開關瞬間，橋臂中點電平的變化速率。光耦隔離這個參數一般在30kV/us
，磁耦在35kV/us，電容耦合在50kV/us（是不是絕望了

，都比氮化镓低，矽器件一般在10kV/us,Sic 30kV/us）。

 

 

還有很多細節可以引起幹擾，不過真的不是EMI噪聲做的孽。    

       

我先簡單的把以上內容總結一下： 

 

電源適配器不是開關頻率越高
，功率密度就越高
，目前這個階段來說真正阻礙功率密度提高的是散熱係統和電磁設計（包括EMI濾波器和變壓器）和功率集成技術。

 

慎重選擇開關頻率，開關頻率會極大的影響整個變化器的功率密度，而且針對不同器件
，拓撲，最佳的開關頻率是變化的。

 

高頻確實產生很多很難解決的幹擾問題，往往要找到幹擾回路
，然後采取一些措施。

 

為(wei)了(le)繼(ji)續(xu)維(wei)持(chi)電(dian)力(li)電(dian)子(zi)變(bian)換(huan)器(qi)功(gong)率(lv)密(mi)度(du)的(de)增(zeng)長(chang)趨(qu)勢(shi)，高(gao)頻(pin)肯(ken)定(ding)是(shi)趨(qu)勢(shi)。隻(zhi)是(shi)針(zhen)對(dui)高(gao)頻(pin)設(she)計(ji)的(de)電(dian)力(li)電(dian)子(zi)技(ji)術(shu)很(hen)不(bu)成(cheng)熟(shu)

，相(xiang)關(guan)配(pei)套(tao)芯(xin)片(pian)沒(mei)有(you)達(da)到(dao)要(yao)求(qiu)，一(yi)些(xie)高(gao)頻(pin)的(de)電(dian)源(yuan)適(shi)配(pei)器(qi)電(dian)磁(ci)設(she)計(ji)理(li)論(lun)不(bu)完(wan)善(shan)和(he)精(jing)確(que)，使(shi)用(yong)有(you)限(xian)元(yuan)軟(ruan)件(jian)分(fen)析(xi)將(jiang)大(da)大(da)增(zeng)加(jia)開(kai)發(fa)周(zhou)期(qi)。

 

 

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