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变换器的辐射电磁干扰EMC辐射问题

时间:2019-05-17 09:41 作者:admin 点击:

变换器的辐射电磁干扰EMC辐射问题
高频/甚高频范围内的EMC辐射问题在开关模式电源(开关电源)产品中是典型的,例如反激和降压变换器。通常不需要高功率就可以将信号辐射到电磁兼容的法定限度。
 
今天的主题是关于从低功率产品(几十瓦)到甚高频范围内的EMC辐射问题的故障排除。
 
图1是在半消声室中获得的辐射场相对于CISPR的极限,产品位于地面上方1.0米,在木工作台上,距离接收天线3.0米(水平极化)。
图1:测试产生的辐射EMC问题
 
未能遵守原系统的规定(绿色痕迹)位于145兆赫左右。该产品的天线是主电源电缆(电缆的运动和一个大的环形铁氧体来证实这一点)。
 
与往常一样(也是推荐的),项目的下一步是找到EMI信号的来源,以找到一个低成本/大小的解决方案。
 
在设备部件周围使用了近场探头:两个小PCB(印刷电路板)、一些电缆、一个小键盘、一个显示器和一个金属盒。电磁干扰源位于一种多氯联苯中的LM 25010SD装置周围。该设备是美国国家半导体公司(现在的得克萨斯仪器)的42伏,1.0A步进式Buck开关稳压器。
 
转换器的开关频率在200千赫附近,所以这样一个“低频”电路怎么能产生甚高频信号呢?
 
BUCK变换器因其简单、低成本而被广泛应用于许多消费、计算机和通信产品中。BUCK变换器是一种开关模式电源(开关电源),使用电感、电容、晶体管和二极管开关,将能量储存在电感中,并周期性地将其放电到负载中,如图2所示。
BUCK转换器原理图
图2:BUCK转换器原理图和Q1开关操作。
 
关于这个拓扑的完整描述可以在许多关于这个主题的书中找到。
 
为了理解这个问题,再次使用了磁场近场探测信号,在图2中的痕迹(A)和(B)上发现了非常高的活性。
 
如图3a所示,使用1 GHz电流探头在Agilent DSO7104B(红色痕迹)上显示流过二极管D1的电流。
 
从BUCK理论分析可知,流过二极管的电流接近三角形,但当二极管关闭时出现高速瞬态现象。
 
对电流探针测量进行变焦,在146.2 MHz处发现高频振铃(蓝迹),如图3b所示。将该信号与变换器顶部近场探头(粉红色迹)的信号进行了比较。
二极管电流和阴极电压
图3:二极管电流和阴极电压(A)和二极管电流和近场探头的细节(B)
 
为了对二极管恢复效应的谐振特性增加一些阻尼,将一个小的SMD铁氧体微珠与LM25010SD(MOSFET输出)串联在一起。
 
电流二极管测量的振铃消失了,在半消声室进行了一次新的测试,得到了图4中固定系统的黑色曲线。
排放
图4:原始(绿色)与最终(黑色)排放。
 
我的最后建议是:当EMC失败时,尝试从内部振荡器,在阻尼谐振或寄生振荡下定位源。如果你找到了来源,解决方案更有效,更便宜,更小。