在开关电源领域,电磁干扰(EMI)一直是工程师们面临的一个挑战。AC-DC和DC-DC转换器都可能会产生噪声,这些噪声如果不加以控制,会对周围环境造成影响,并可能违反相关的标准和规范。因此,在设计和选择开关电源时,要特别注意EMI性能,以确保产品能够满足特定的应用要求。
高效率通常与高噪音相伴随,而在追求更小体积、更轻重量的情况下,这一问题尤为突出。然而,通过采用低噪声器件和特殊拓扑,如谐振拓扑,可以有效减少噪声。在半导体快速切换过程中,由于dV/dt和di/dt较大,输入或输出线上的传导尖峰噪声难以完全抑制。此外,不同的波形占空比也会影响辐射带宽。
为了实现最佳的EMI性能,我们需要了解不同类型的噪声,以及如何选择合适的滤波器件。在AC-DC转换器中,无论是板载还是非板载,都需要考虑输入滤波来降低DM和CM型号间接地测得的差分模式(DM)及共模(CM)电压。这两种类型的噪声如图所示,其检测方法也有所不同。
对于DC-DC转换器,如果没有专门标准限制,但整体必须符合EMC规定,那么制造商通常建议在外部添加L-C滤波组件来降低DM型号间接地测得的一半幅度,即使没有CM型号,也可以检测到一半幅度的小幅度。这意味着必须衰减DM及CM型号之间的一般加权组合才能满足CISPR 22及EN 55022标准。
虽然有人可能认为使用较大的L值及其对应的大C值可以最小化传导损失并提供最佳结果,但这实际上并不总是正确。过大的L值将导致直流阻抗增大,从而引起过剩振铃、过电压以及振铃现象。而且,大容量还容易导致自谐振频点较低,对系统稳定性有潜在威胁。
为了达到最佳EMI性能,还需考虑负递增现象。当输出阻抗接近输入阻抗时,将发生这种情况。Middlebrook研究了这种效应,并得出了结论:输入滤波器输出阻抗必须远小于转换器输入阻抗。这可以通过R5与C5形成一个定义好的串联网络来实现,使其具有足够的小阻抗,以便能有效地处理这些负递增问题。
最后,不要忽视瞬态抑制,因为一些应用需要特殊瞬态抑制措施,比如汽车或铁路行业中的特定瞬态抑制设备。此外,有些产品符合较低级别的类别A或B标准,这取决于它们是否需要额外安装外部滤波元件,以满足更严格的情境需求。
RECOM RAC20-K系列是一款典型例子,它内部已经包含了内置滤波功能以符合最高级别Class B辐射标准。但对于其他应用,可以根据具体要求选择合适大小功率AC-DC转换器,并根据情景进行调整以增加保护层次。如果你正在寻找提高你的系统兼容性的解决方案,请记住,你不仅要关注单个设备,而且要确保整个系统都能达成目标。你可以从RECOM获得帮助,因为我们拥有丰富经验并提供测试服务来帮助客户评估他们自己的设备是否可靠且安全运行。