揭秘整流模块如何一跃成为EMI性能的英雄

电磁干扰(EMI)始终是开关电源(AC-DC和DC-DC转换器)的潜在问题。如今的电源有很好的电磁发射和抗干扰的能力。但为了满足特定的应用要求,仍要有正确的滤波电路以确保满足标准的要求。本文提供了实现AC-DC和DC-DC电源最佳EMI性能以及如何选择外部滤波器件指南。

设备的电磁兼容性(EMC)涵盖了传导、辐射、静电放電(ESD)、以及AC-DC電源输入線電流失真。在欧洲,EMC指令2014/30/EU要求终端设备符合统一标准。在本文中,我们将介绍AC-DC和DC-DC开关電源傳導與輻射原理,并实例剖析滤波器件選擇對於EMI性能影響。

高效率可能导致高噪音。工程师非常熟悉開關電源之所以能帶來小體積及重量輕優點,但許多人也深受電噪聲困擾。然而先進設計會選擇使用低噪聲之器件及拓扑來改善噪聲,如諧振拓扑。“頻率抖動”技術也有助降低測量帶寬中的電磁辐射開關電源中的噪声由於半導體快速切換,通常為獲得高效率,開關波形上升下降時間以纳秒为单位,高dV/dt与di/dt則無法完全被開關電源所抑制,就可能在輸入或輸出線上呈現傳導之壓力尖峰噪声。此乃傅里葉分析顯示的一般情況,因為隨著上升/下降時間Tr, Tf減少,辐射带宽也随之增加,而增大的幅度則受到Ton/Tp占空比影響。

圖1:展示了一般開關波形之電子干涉

首先探討的是傳導與輻射兩種型態,它們通常同時存在且相互影響。DM 噪声是功率线回路之间测得的压力;CM 噪声则是在系统接地与输出线之间测得,以定义阻抗为压力。这两种类型如图2所示,可以通过示波仪或分析仪轻松测量DM 噪声,但CM 噪声需要使用标准终端网络,如LISN来隔离来自上游供應商影响。此外,还需考虑到CM 与 DM 之间共模组分并不是独立于每个单独信号而产生,因此对其进行处理时必须同时考虑到这两个方面。

图2:可能存在之類型

对于 DC - DC 转换器而言,其输入滤波是一个关键因素,因为它可以显著减少输入侧上的过剩频谱,从而大幅提升整个系统级别上的 EMI 性能。当设计时,一些关键点需要特别注意,比如谐振点的问题,这会导致负递增现象,即当输入压力上升时,输入流量就会下降。这可以通过添加阻尼网络来解决,使输出阻抗远小于转换机自身的输入阻抗,并且谐振点位置应位于输出侧但不必位于任何特定位置,只要能够有效地限制反向能量即可。

最后,对于 AC - DC 转换器来说,由于它们直接连接至交流供應商,所以其内置滤wave技术更简单一些,不同的是,它们还需要遵循一定级别类B 的辐射标准才能获得认证。而对于那些只需遵守较低等级别类A 的产品,其成本就会更具吸引力,但其Emission值却不会那么优异,这就取决于具体应用场景需求是否允许这样做。如果你希望了解更多关于如何提高你的开关式变压器及其相关元件Emission水平,以及如何选择合适外部滤wave元件,请继续阅读以下内容,以便使您的设备能够更加安全地运作,同时保持良好的环境兼容性。

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