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PSR原邊反饋開關電源EMC設計技巧

鉅大LARGE  |  點擊量:1015次  |  2020年05月18日  

先談談pCBLAYOUT注意點:


大家都了解,EMC對地線走線畢竟有講究,針對pSR的初級地線,可以分為4個地線,如圖中所標示的三角地符號。


這4個地線需采用“一點接地”的布局。


1.C8的地線為電源輸入第。


2.R5的地為功率地。


3.C2的地為小信號地。


4.變壓器pIN3的地為屏蔽地。


這4個地的交接點為C8的負端,即:


輸入電壓經整流橋后過C1到C8地,


R5和變壓器pIN3的地分別采用單獨連線直接引致C8負端相連,連線盡量短;R5地線因考慮到壓降和干擾應盡量寬些.


C5,R10,U1pIN7和pIN8地線匯集致C2負端再連接于C8負端。


若為雙面板,以上4條地線盡量不要采用過孔連接,不得以可以采用多個過孔陣列以減小過孔壓降。


以上地線布局恰當,產品的共模干擾會很小。


因pSR線路負載時工作在pFM狀態下的DCM模式,DI/DT的增大和頻率的提升,所以較難處理的是傳導150K~5M差模干擾.


就依圖從左到右針對有影響EMC的元件進行逐個分析。


1.保險絲


將保險絲換用保險電阻理論上來講對產品效率是有負面影響的,但實際表現并不明顯,所以保險絲可以采用10/1W的保險電阻來降低150K附近的差模干擾,對通過5級能耗并無太大影響,且成本也有所降低。


2.C1,L2,C8


pSR工作在DCM模式,相對而言其輸入峰值電流會大很多,所以輸入濾波很重要。


峰值電流的增大會導致低壓輸入時母線電壓較低,且C8的溫升也會新增;為了提高母線電壓和降低C8的溫升,需提高C1的容量和使用LOWESR的C1和C8。


因為提高C1的容量后,C1和C8的工作電壓會上升,在輸出功率不變的情況下,輸入的峰值電流就會降低。


因L2的用途,實際表現為新增C1的容量比新增C8的容量抑制EMC會更加有效。


一般取C1為6.8uF,C8為4.7uF效果較好,若受空間限制,采用8.2u與3.3u也比采用2個2.7u的EMC抑制效果好。


L2一般從成本考慮采用色環電感,因色環電感的功率有限,電感量太大會嚴重影響效率,一般取330u~2mH,2mH是效率影響開始變得明顯,330u對差模干擾的用途不夠分量,為了使效率影響最低且對差模干擾抑制較佳,建議采用1mH。


因為“一點接地”的布局匯集點在C8的負端,在C8負端輸入電流的方向是經過C1和BD1流回輸入端,根據傳導測試的原理,這樣出現消極影響,所以需在C1與C8的地線上作處理,有空間的可以再中間新增磁珠跳線,空間受限可以采用pCBlayout曲線來實現,雖然效果會弱些,但相比直線連接會改善不少。


3.R6,D2,R2,C4


RCD吸收對EMC的影響大家都應該已經了解,這里重要說下R6與D2對EMC的影響。


R6的加入和D2采用恢復時間較慢的1N4007對空間輻射有一定的負用途,但對傳導有益。


所以在整改EMC時此處的修改對空間輻射與傳導的取舍還得引起注意。


4.R5


R5既為電流檢測點也是限功率設置點。


所以R5的取值會影響峰值電流也會影響Opp保護點。


建議在Opp滿足的情況下盡量取大些。


一般不低于2R,建議取2.2R。


5.R4,R10,D3,R3,C2


在前部分有提到VCC電壓的升高對EMC有惡性影響。


因IC內部的檢測有采用積分電路,所以當VCC電壓設置過高,就要更長的積分時間,在周期不變的情況下,TON的時間就會新增,輸出功率不變的情況下MOS的峰值電流就會新增,在RCD和D4的吸收R7,C11上的峰值都會新增,且D3,R3,C2也對VCC有下拉和吸收用途,會使輸出電壓的過沖加劇,同時影響延時檢測的開啟時間。


這一系列的變化對EMC的影響是不可忽視的。


根據相關經驗,結合變壓器漏感考慮,VCC電壓在滿載事最大值不宜超過19V,所以為使空載時VCC不至于太低導致蕩機,建議VCC電壓設計在15V,變壓器漏感最大不宜超過15%.


6.C5


C5是IC內部延時檢測補償設置端。


C5的取值大了會導致電壓檢測的周期加長,小了會導致電壓檢測的周期變短。


檢測周期的變化會影響電壓的采樣率,也就會影響整個產品各處的電流紋波,對EMC也會造成一定影響,一般選取0.01~0.1uF


7.C3,C7


前面有提到C3和C7的容量取值對輸出電壓過沖的抑制用途和維持產品的穩定性。


但C3,C7的容量也不是越大越好,他會對EMC起消極用途。


C3,C7容量的加大同樣會導致上面第5點講到的峰值電流加大,所以不能盲目選擇。


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