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小于5W开关电源系统的辐射超标的改善分析!

导读: 在我们很多工业及消费类电子产品应用中,使用开关电源系统供电可以减小体积;对于电源的输出负载主要是继电器及MCU等简单的控制系统;追求小体积电源系统简单可靠在应用中越来越广泛!

在我们很多工业及消费类电子产品应用中,使用开关电源系统供电可以减小体积;对于电源的输出负载主要是继电器及MCU等简单的控制系统;追求小体积电源系统简单可靠在应用中越来越广泛!特别是物联网产品的应用,同时开关电源供电系统的集成度已非常高,好的设计和选择非常重要;为了做到应用时应对系统EMC的要求提供我前期的实际工作设计案例,分享给电子设计爱好者参考!

1.  小功率电源系统LNK564PN改善EMI的原理设计参考方案如下:

1.  客户在实际使用时测试的超标频段及频点范围如下:

①  30MHZ-40MHZ的频点范围 超标5dB左右

②  200HZ-300MHZ的频段范围且是时钟的倍频

2.  通过数据调试确认辐射发射的位置及器件。

①  30MHZ-100MHZ的频点范围如果是开关电源其相关的器件位置为:

现将各个频段的干扰形式及状态总结如下:

1MHZ以内----以差模干扰为主,增大X 电容就可解决;

1MHZ-5MHZ---差模共模混合,采用输入端并一系列X 电容来滤除差摸干扰并分析出是哪种干扰超标并解决;

5M---以上以共摸干扰为主,采用抑制共摸的方法.对于外壳接地的,在地线上用一个磁环绕2圈会对10MHZ以上干扰有较大的衰减;

30---50MHZ 普遍是MOS管高速开通关断引起,可以用增大MOS驱动电阻,RCD优化缓冲吸收电路;对于集成MOS的方案设计,建议在MOS的D&S间并联<220pF的电容会有较好的改善,注意IC的温升问题!!

50---100MHZ 普遍是输出整流管反向恢复电流引起,可以在整流管上串磁珠,增加RC吸收电路等措施;

注意:对于小功率开关电源的辐射一般只会影响到100MHZ 以下的频段.也可以在MOS,二极管上加相应吸收回路,但效率会有所降低!

②  200MHZ-300MHZ对于是时钟的倍频则处理按时钟的标准电路原理进行处理

3.  在电路中增加器件进行的改善处理及实际结果情况分析:

①  更改电路中的RCD吸收电路R和C效果不明显

②  RCD吸收回路中D上套磁珠效果不明显

③  输出二极管UF4005上套磁珠效果不明显

④  在LNK564PN的D与S脚增加101/1KV电容效果不明显

⑤  电感L1上并联1K的电阻30MHZ-40MHZ的超标的点幅度降低

⑥  将电感L1直接用屏蔽材料包裹,30M-40MHZ的辐射超标点通过

⑦  将时钟和晶振电路进行RC处理及更改PCB后测试通过。

4.  晶振问题及开关电源系统的高频EMI-辐射问题改善措施方案如下:

①  将电感L1更改为屏蔽电感。30MHZ-40MHZ的频段测试通过。

②  无源晶振的标准设计方案

①  时钟电路的EMC设计方案

6.总结

按照上述的测试过程处理后LNK564PN系统方案的辐射测试通过!对于较小功率电源系统方案,如果有EMI的问题可尝试用以上的思路来解决平常项目中的问题!

更多技术设计应用及技术交流;请关注公众号

《电子产品:开关电源的设计与分析》

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