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一个电源EMI的实际整改过程

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一个电源EMI的实际整改过程

说到EMC的整改问题,相信各位接触过的工程师都会有很刻记忆。在网上或身边也了解一些朋友对EMC的认识,有的朋友认为不是自己设计的电路或自己布的PCB,那别人就对这个电源适配器过EMC没有更好的方法,还有的一些朋友对电源的IC的功能情有独钟,他们可以分析出很多的情况。认为是这个IC的功能影响到了产品的EMC的指标。从我做EMC的整改经验来看我不能认同这些朋友的意见。我从事整改好几年经我手整改过的产品有电源,有陆军标的逆变电源,有工业电源,也有大功率的LED电源,还有音视频产品,我对这些产品的工和原理只是知道个大概,无论如何也比不上各位工程师,但一样可以把这些产品整改符合EMC的要求。

 

下面叙述一个电源适配器EMI的实际整改过程

 

一个二十几瓦的电源适配器。我就结合测试的曲线说一下我的整改经过吧。

 

先上一个测试不通过的曲线:

电源EMI测试不通过的曲线 

电源EMI测试不通过的曲线

25W开关电源空间辐射的H方向的曲线 

上图是空间辐射的H方向的曲线 

 

以上这个电源是一个25W左右的开关电源,电源的电路图因为客户原因不方便上传,但可以跟大家先说明一下,此电路用了一个0.1uF的X电容和一个30mH的共模电感。次级输出加了一个50uH的工字电感。客户整改要求整改方案要能量产。  

 

我拿到产品后首先看了一下这个产品发现MOS管和双向二极管所带的散热片都是没有接入热地的。(也就是电源初级边的电解电容的负极。变压器内有一层线圈绕制的屏蔽并接入热地。  

 

我的整改方案,如下: 

 

从传导的曲线上1MHz前超标的情况可以看出差模电容X太小了,所以修改了X电容变成0。22uF。而1-5MHz之间也超标,所以增加共模电感到50mH ,这项频率超标一般主要是有变压器的漏感造成的。在变压器的外面增加了一个屏蔽铜箔,并接入热地。(同时做了别外一个变压器,去除原变压器内部的屏蔽层,改变了变压器的绕线方式,在变压器的外面做了屏蔽并接入热地用备用)  

 

同时将MOS管和双向二极管的散热片也接入热地。同时将MOS管的D、S两脚间增加了一个101/1KV的电容,做完以上的整改方案后做了一次测试。曲线见下面: 

EMI整改方案 

此图为客户原板上所用变压器,我只在外面增加一个屏蔽层。测试可以通过不过余量很小只有1dB。显然来能保障批量生产可能造成的不确定性。

 

下图为空间辐射的曲线V方向虽然也能通过但余量也是很小。

空间辐射的曲线V方向 

下图为H方向的曲线,可以看到100-120MHz段还有超标的情况。

H方向的曲线 

根据以上的情况我做了第二次修改,将变压器更新成我前面提到过的改变了绕线方式的变压器。用我的频谱分析仪重新查看了一产品的变压器的位置和MOS管的位置。发现MOS管的位置曲线不是有点高,并且成有规律的波形 

一个电源EMI的实际整改过程 

于是用频谱分别对MOS管的G、D、S三个脚接触看一下是哪个脚是辐射源,发现D极的辐射源最大。于是我在D极上串了一个通用的插件磁珠。(¢3.5*8)再看MOS管的频谱曲线如下: 

 

大家可以看到此时MOS管的辐射明显减小而且更平稳了一些.于是第二次做了测试.结果如下: 

MOS管的辐射明显减小 

从上图可以看到此时的传导已经非常的好,余量最小的为8.6dB. 

V方向空间辐射曲线最小余量为8.3dB 

上图为V方向空间辐射曲线最小余量为8.3dB.

H方向的曲线余量更大 

上图为H方向的曲线余量更大。

 

经过两次的修改该产品顺利的符合了客户要求的标准测试。

 

最终的整改方案为:

 

1. 将MOS管,双向二极管的散热片面接入电源的热地。

 

2. 将X电容改为0.22uF。

 

3. 将共模电感改为50mH. 

 

4. 在MOS管的D线电路的正面串入一个插件的磁珠。去消在D、S间并接的101电容。

 

5. 将变压器的绕线方式改变了一下,取消内部的屏蔽,而在外部加了一个屏蔽层。并接入热地。

  

小结一下:

 

其实EMC的整改主要是电源的整改因为任何产品都要有电源来供电,此处没有处理好一定会影响到其它的地方。不论是什么产品它的辐射或传导主要有这个产品内部的敏感元器件造成的。对于电源产品主要有的敏感元器件就是变压器、MOS管、二极管。所以只要解决好这三个方面的协调问题EMC就不难搞定。而解决EMC的方法概括来说就是:消除干扰源、切除干优传导的途径、疏导干扰源。

 

a.消除就是用将干扰源通过热能的方式损耗掉,这种是制本的方式。 

 

b.切除干扰传导的途径就是将干扰向外传递的路径切断,使其无法向外干扰,也就是我们常做的滤波,屏蔽等方法。 

 

c.疏导干扰源这种就是将干扰源引到不是敏感的元器件上如旁路,去藉,接地等方式


本文转载自:国家信息技术国检中心
| 发布时间:2018.05.17    来源:电源适配器
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