開關電源系統EMI-30MHZ/50MHZ黑帶案例分析

2021-01-06 OFweek維科網

對於開關電源系統30MHZ／50MHZ左右EMI問題是眾多方案設計者的魔咒；對於大多數應用者來說：稱之為黑帶頻段；EMI－傳導問題XDJM反饋說，根據您的EMI濾波器設計法則確實解決了我們的EMI－傳導問題；但是經常會出現30MHZ－50MHZ 特別是30MHZ／50MHZ的EMI－輻射問題難以擺脫；我用具體的案例來解析一下中功率系統的雙反激電源的30MHZ／50MHZ左右的EMI－輻射問題！

如上圖測試數據；這個方案的設計者差不多將FLY的MOS驅動電阻及MOS－DS間增加電容及系統的Y電容進行了長時間的整改設計；實驗結果在35MHZ的包絡仍然超標！在請求我的指導時候，電路板他們已經PCB進行了2－3輪的改版；我拿到設計資料在EMI實驗室給他們進行了理論的噪聲源分析同時結合他們的實際產品結構一次整改就通過測試！如下測試數據：

我從多年的開關電源設計經驗和對EMI的了解，如果30MHZ左右對大多數的設計來說有很高几率出現那這個30MHZ的頻率一定是由器件寄生參數及迴路的諧振而產生，如果是諧波分量的F＝1／（ЛTr）的機制出現機率就會不被關注了！

注意：30MHZ以後隨著頻率的升高差模成分呈遞減趨勢；共模成分呈遞增趨勢！

以下是我對有PFC電路的30MHZ－100MHZ EMI－輻射的Issue研究：

對於無PFC電路設計的雙反激的30MHZ的EMI－輻射案例分析Data如下：

A．系統的EMI濾波電路：

B．FLY電路－12V／4A

C．FLY電路－40V／60V／1A

從電路的基本架構和參數的設計對可能的EMI問題都有預留設計；但實際的整改設計時都有充分的對比測試結果；

因此我先來分析計算上面的基本電路結構進行＝ 30MHZ的諧振參數理論計算＆同時注意目前開關MOS的寄生電容參數！！通過我下面的計算數據我們就能得到答案！！！

30MHZ的諧振參數分析1

30MHZ的諧振參數分析2

FLY－1的實際變壓器參數測試：

實測變壓器的漏感＝3uH 左右

FLY－2的實際變壓器參數測試：

實測變壓器的漏感＝5uH 左右

FLY－1＆FLY－2的方案設計使用同樣型號的MOS－TK6A60D；MOS－DS

其特性的參數值參考其曲線圖如下：

開關MOS關斷時；其VDS的電壓在500V左右；其Coss也就幾個PF左右！

30MHZ－50MHZ的諧振參數分析3

30MHZ－50MHZ的諧振參數分析4

30MHZ－50MHZ的諧振參數分析5

…請運用上面的參數進行遞推 同時查看使用的開關MOS的電容參數曲線圖！

通過上面的諧振參數的分析：

對一定功率等級的變壓器電感設計；

30MHZ相當於3－5uH的漏感 與 6－10PF的開關管的結電容的諧振！

PCB電源MOS管主環路的設計；

30MHZ－40MHZ相當於20－30nH的走線電感與開關管VDS的輸出電容500PF－900PF的諧振！

D．PCB電源板布局及走線

由此可以得出：開關電源為什麼／EMI－30MHZ／50MHZ前後超標機率高的問題！目前我們使用的開關MOS的寄生參數（器件選擇）；開關管採樣迴路PCB走線的長度（1mm布線1mm走線近似1nH）都不知不覺的落到我們的諧振頻率30MHZ－50MHZ左右，並且是包絡性超標；因此我們能從理論上分析清楚EMI－黑帶的產生機理對於EMI的問題就變的簡單，從而能大幅度的降低設計成本！因此請大家關注！

我的細分類的EMC的分析和設計細節也已經形成體系後面進行實踐見面！

電子產品：電磁兼容（EMC）類

1．《電子產品：EFT（快速脈衝群）的分析與設計》

2． 《電子產品：Surge（雷擊浪湧）的分析與設計》

或者是《開關電源產品：Surge（雷擊浪湧）的分析與設計》

3． 《電子產品：ESD（ 靜電放電）的分析與設計》

4． 《電子產品：EMI－CE（傳導）的分析與設計》

5． 《電子產品：EMI－RE（輻射）的分析與設計》

6． 《開關電源：EMI－濾波器的分析與設計》

7． 《開關電源：EMI－RE（輻射）的分析與設計》

8． 《開關電源：FLY－PCB的分析與設計》

開關電源設計類

1．《開關電源反激（FLY）變壓器的快速設計技巧》

2．《開關電源LLC半橋諧振變換器的快速設計技巧》

3．《開關電源BUCK變換器－電感L的快速設計技巧》

4．《開關電源BOOST變換器－電感L的快速設計技巧》

更多應用及技術交流；請關注公眾號

更多應用細節＆ EMC知識參考文獻設計：

對於電子產品的任何可靠性設計及電磁兼容問題；我提供先分析再設計技巧分享給朋友們！

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