電源適配器噪聲產生原因及解決措施
發布時間:2021-10-20 責任編輯:lina
【導讀】傳導幹擾主要評估輸入和輸出線上流過的幹擾噪聲。待測試的設備EUT通過阻抗匹配網絡LISN 連接到幹淨的交流電源上。
一 傳導幹擾概念
傳導幹擾主要評估輸入和輸出線上流過的幹擾噪聲。待測試的設備EUT通過阻抗匹配網絡LISN 連接到幹淨的交流電源上。
(一)LISN的作用如下
1.隔離待測試設備EUT和交流輸入電源,濾除由輸入電源線引入的噪聲及幹擾。
2.EUT產生的幹擾噪聲依次通過LISN內部的高通濾波器和50 ?電阻,在50 ?電阻上得到相應的信號值送到接收機進行分析。
(二)測試原理分析
傳導幹擾來源於差模電流噪聲和共模電流噪聲,這兩種類型的噪聲幹擾如下圖所示:

圖2: 差模電流和共模電流
1.差模電流在兩根輸入電源線間反方向流動,兩者相互構成電流回路,即一根作為差模電流的源線,一根作為差模電流的回線。
2.共模電流在兩根輸入電源線上同方向流動,它們分別與大地構成電流回路,即同時作為共模電流的源線或回線。
二噪聲產生原因及解決措施
(一)共模電流
1.共模電流產生原因
共(gong)模(mo)電(dian)流(liu)在(zai)輸(shu)入(ru)及(ji)輸(shu)出(chu)線(xian)與(yu)大(da)地(di)間(jian)流(liu)動(dong),其(qi)產(chan)生(sheng)主(zhu)要(yao)是(shi)功(gong)率(lv)器(qi)件(jian)高(gao)頻(pin)工(gong)作(zuo)時(shi)產(chan)生(sheng)的(de)電(dian)壓(ya)的(de)瞬(shun)態(tai)的(de)變(bian)化(hua)。共(gong)模(mo)電(dian)流(liu)的(de)產(chan)生(sheng)主(zhu)要(yao)有(you)下(xia)麵(mian)幾(ji)部(bu)分(fen):
① 通過MOSFET源級到大地的電容Cde。如果改進IC的設計,如對於單芯片電源芯片,將MOSFET源極連接到芯片基體用於散熱,而不是用漏極進行散熱,這樣可以減小漏極對大地的寄生電容。PCB布線時減小漏極區銅皮的麵積可減小漏極對大地的寄生電容,但要注意保證芯片的溫度滿足設計的要求。
②通過Cm 和Cme產生共模電流。
③ 通過Ca 和 Cme產生共模電流。
④ 通過Ct 和Coe產生共模電流。
⑤ 通過Cs 和Coechanshenggongmodianliu,zhebufenzaigongmodianliuzhongzhanzhudaozuoyong。jianxiaoloujidianyadebianhuafuzhijibianhualvkejianxiaogongmodianliu,rujiangdifanshedianya,jiadalouyuanjidianrong,danzheyanghuishiMOSFET承受大的電流應力,其溫度將增加,同時加大漏源極電容產生更大的磁場發射。

圖3: 共模電流產生
2.解決方法
(1)增加Y電容

圖4: Y電容作用
電壓如果係統加了Y電容,由圖4所示, 通過Cs的大部分的共模電流被Y 電容旁路,返回到初級的地,因為Y電容的值大於Coe。
Y電容必須直接並用盡量短的直線連接到初級和次級的冷點。作為一個規則,如果開通葉MOSFET的dV/dt大於關斷時的值,Y電容連接到初級的地。反之連接到Vin。
強調:電壓沒有變化的點稱為靜點或冷點,電壓變化的點稱為動點或熱點。初級的地和Vin都是冷點,對於輔助繞組和輸出繞組,冷點可以通過二極管的位置進行調整。圖18中,A,B和Vin為冷點,F, D,B和C為熱點;而圖5中,A,Vcc,Vin和Vo為冷點,D,F和G 為熱點。

圖5: 冷點位置
(2)改變變壓器的結構
去除Y電(dian)容(rong)無(wu)法(fa)有(you)效(xiao)的(de)旁(pang)路(lu)共(gong)模(mo)電(dian)流(liu),導(dao)到(dao)共(gong)模(mo)電(dian)流(liu)噪(zao)聲(sheng)過(guo)大(da),無(wu)法(fa)通(tong)過(guo)測(ce)試(shi)標(biao)準(zhun),設(she)計(ji)的(de)方(fang)法(fa)是(shi)改(gai)進(jin)變(bian)壓(ya)器(qi)的(de)結(jie)構(gou)。一(yi)般(ban)的(de)法(fa)加(jia)利(li)屏(ping)蔽(bi)方(fang)法(fa)不(bu)能(neng)使(shi)設(she)備(bei)在(zai)無(wu)Y電容的情況下通過EMI的測試。由於MOSFET的漏極端的電壓變化幅值大,主要針對這個部位進行設計。永遠注意:電壓的變化是產生差模及共模電流的主要原因,寄生電容是其流動的通道。
前麵提到Cm和Cme及Cme和Cayehuichanshenggongmodianliu,chujicengjiandianrongdedianliuyibufenxingchengchamodianliu,youyibufenyehuixingchenggongmodianliu,zheyebiaomingchamohegongmodianliukeyixianghudezhuanhuan。
如果按圖7結構安排冷點(藍色點)和繞組,在沒有Ydianrongshi,jiyudianyagaibiandefangxiangkeyidedaochujiraozuyucijiraozujifuzhuraozuhecijiraozucengjiandianrongdedianliudeliudongfangxiang,chujiraozuhefuzhuraozudedianliudouliurucijiraozuzhong。
調整冷點後如圖 8 所(suo)示(shi),可(ke)以(yi)看(kan)到(dao),初(chu)級(ji)繞(rao)組(zu)與(yu)次(ci)級(ji)繞(rao)組(zu)及(ji)輔(fu)助(zhu)繞(rao)組(zu)和(he)次(ci)級(ji)繞(rao)組(zu)層(ceng)間(jian)電(dian)容(rong)的(de)電(dian)流(liu)的(de)流(liu)動(dong)方(fang)向(xiang)相(xiang)同(tong),可(ke)以(yi)相(xiang)互(hu)抵(di)消(xiao)一(yi)部(bu)分(fen)流(liu)入(ru)次(ci)級(ji)繞(rao)組(zu)的(de)共(gong)模(mo)電(dian)流(liu),從(cong)而(er)減(jian)小(xiao)總(zong)體(ti)的(de)共(gong)模(mo)電(dian)流(liu)的(de)大(da)小(xiao)。
輔(fu)助(zhu)繞(rao)組(zu)和(he)次(ci)級(ji)繞(rao)組(zu)的(de)整(zheng)流(liu)二(er)極(ji)管(guan)放(fang)置(zhi)在(zai)下(xia)端(duan),從(cong)而(er)改(gai)變(bian)電(dian)壓(ya)變(bian)化(hua)的(de)方(fang)向(xiang),同(tong)時(shi)注(zhu)意(yi)冷(leng)點(dian)要(yao)盡(jin)量(liang)的(de)靠(kao)近(jin),這(zhe)樣(yang)因(yin)為(wei)兩(liang)者(zhe)間(jian)沒(mei)有(you)電(dian)壓(ya)的(de)變(bian)化(hua),所(suo)以(yi)不(bu)會(hui)產(chan)生(sheng)共(gong)模(mo)電(dian)流(liu)。
進一步,如果在內層及初級繞組和次級繞組間放置銅皮,銅皮的寬度小於或等於初級繞組的寬度,銅皮的中點由導線引線到冷點,如圖 9 所suo示shi,由you於yu銅tong皮pi為wei冷leng點dian,與yu其qi接jie觸chu的de繞rao組zu和he銅tong皮pi間jian電dian壓ya的de擺bai率lv降jiang低di,從cong而er減jian小xiao共gong模mo電dian流liu,同tong時shi將jiang共gong模mo電dian流liu由you銅tong皮pi旁pang路lu引yin入ru到dao冷leng點dian。注zhu意yi銅tong皮pi的de搭da接jie處chu不bu能neng短duan路lu,用yong絕jue緣yuan膠jiao帶dai隔ge開kai,內nei外wai層ceng銅tong皮pi的de方fang向xiang要yao一yi致zhi。
輔助繞組和次級繞組的共模電流可以由以下方法補償:
① 加輔助屏蔽繞組
fuzhupingbiraozuraozhifangxiangyucijiraozuraozhifangxiangbaochiyizhi,fuzhupingbiraozuyucijiraozudetongmingduanlianjiedaoyiqibinglianjiedaolengdian,fuzhupingbiraozudelingyiduanfukong。youyutamendedianyabianhuadefangxiangxiangtong,suoyiliangzhejianmeiyoudianliuliudong。
②加外層的輔助屏蔽銅
輔(fu)助(zhu)屏(ping)蔽(bi)銅(tong)皮(pi)的(de)中(zhong)點(dian)連(lian)接(jie)到(dao)到(dao)輔(fu)助(zhu)繞(rao)組(zu)的(de)中(zhong)點(dian)。同(tong)樣(yang),基(ji)於(yu)電(dian)壓(ya)的(de)變(bian)化(hua)方(fang)向(xiang)分(fen)析(xi)電(dian)流(liu)的(de)流(liu)動(dong)方(fang)向(xiang),可(ke)以(yi)看(kan)到(dao),兩(liang)者(zhe)之(zhi)間(jian)的(de)電(dian)流(liu)形(xing)成(cheng)環(huan)流(liu),相(xiang)互(hu)補(bu)償(chang)抵(di)消(xiao),從(cong)而(er)降(jiang)低(di)共(gong)模(mo)電(dian)流(liu)。
三 總結
duiyudianyuanshipeiqidechuandaofashe,benwenfenxichanshengyuanyinjijiejuefangxiang,xiwangduiyudajiashejihezhenggaiyousuobangmang,shejitiqiankaolv,jiejueqilaicainengshibangongbei!
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