从22个方面分析:电源PCB设计与EMC的关联(中)

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八 PCB设计之四大环路认识

(PCB布局的基本要求就是四大环路面积小)

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补充一下,吸收环路(RCD吸收以及MOS管的RC吸收,整流管的RC吸收)也很重要,也是产生高频辐射的环路,对上图有任何疑问,都欢迎讨论,不怕任何质疑,只要是针对问题的质疑,一起讨论学习才能更大的进步!

九 PCB设计之热点(浮动电位点)及地线:

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注意事项:

1.针对热点,一定要特别注意(高频开关点),是高频辐射点,布局走线对EMC影响很大。

2.热点构成的环路小,走线短,并且走线不是越粗越好,而是够走电流够用就好。

3.地线要单点接地。主功率地和信号地分开,采样地单独走。

4.散热器的地需要接主功率地。

十 EMC整改心得体会

均为个人理解,或许与传统资料教材有差异,请自己斟酌,反正我觉得很多通用的教材结果没我自己总结的使用,自夸了。想说的很多,可能有些乱,都是实践出来的!

一.EMC产生以及测试时测得的结果如何去理解:简单来说就是如何对症下药,很多情况拿到第一轮测试结果,怎么将结果和电源去对照分析;主题思路如下:

1.针对传导,测试范围标准15K-30M,常见的EN55022是150K起。传导的源头是怎么产生的呢?针对低频,主要是开关频率以及其倍频(后续有图解),这种从源头是无法解决的,开关频率是无法消除的,当然你可以改变开关频率,那也只是将测试结果移动了,并没有真正意义上消除。只能通过滤波器来解决,一般来说对于低频采用R10K这种高磁通材质有很好的效果,磁环大小跟你功率有关系,一般达到10MH感量,甚至更大到20MH,配合Y电容一般能很好解决,低频不是难点;真正的难点是高频,个人认为,高频的起因就复杂多了,有开关导致,有变压器可能,也有电感的可能,也就就是一切存在开关状态的地方都可能存在(怎么判断具体位置,后续讲解),这里需要一番摸索;找到源头未必源头能解决,可能有改善,还是的配合滤波器。针对高频,采用低磁通材质,如镍锌环,感量一般都是UH级别的,配合合适Y电容(比较复杂的电源,建议布板时多留几个Y电容位置,方便整改);

2.一些配合手段,很多教材都提到增大X电容判断差模还是共模,有一定意义可能现实帮助不大,设计时一般我们X电容都会放到合适的值。并且增大X电容就能解决差模问题,也是瞎扯,所以很多教材都是提供一定意义指导,个人觉得没什么用。我觉得比较好的手段有几个:1.对照接地和不解地总结差异,不接地可能更差,原因是系统构造的传导途径少了;也可能有改善,说明是通过地回路传导到端口。具体解决措施,针对电路接地的点Y电容进行调节以及加磁珠。2.在输入端口套磁环,若套低U环有改善,调节第一级滤波电感。3复杂的系统注意EMI电路的屏蔽措施。若措施都没什么效果,反省PCB设计,这方面在PCB设计中会讲到。

3.针对辐射:必须找出源头去解决,观测第一次测试结果,若是30M附近超出,跟接地相关,系统上找接地,并且要判断测试时是否接地良好,有时候输入线都有影响。2.40M-100M以内,一般是MOS管开通关断引起,有时后为了现场不好直接判断是开通还是关断,可针对性整改观测结果去验证(当然这都得花钱,后续会讲解如何用示波器去判断,这可是密招)。3 100M以上多为二极管引起,整改二极管吸收电容,大功率的有的可能是同步整流,更改MOS管吸收环路,记住有时候调整C时还得配合R整改。

要说的太多,后续针对具体实例去补充吧,先手打这么多,反正我打的够辛苦,能引起共鸣很难,毕竟每个人的整改经历差很多,就当给新人朋友一些启示吧,后续会举例说明!

十一 布板走线之滤波电容走线

滤波电容的走线对滤波效果有至关重要的作用,走的不好,可能失去其应有的滤波效果。

图一是副边整流滤波走法,使二个电容效果分摊,避免第二个电容在整流回路中失效。

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图二:为输出滤波电容走线,一定不要外挂(也就是被旁路掉),走的不好输出纹波很差。

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十二 LLC电路的布板与EMC

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LLC电路大家最熟悉不过了,虚线圆圈是驱动电路,在电路设计时紧靠MOS管放置,也就是说IC提供的驱动只需要引二根线拉到驱动电路,驱动电路离MOS管近,避免被干扰(同时走线时也要注意驱动干扰到敏感信号,既是敏感信号也是干扰源);一旦驱动被干扰电源可想而知。

同理同步整流的MOS管驱动也要离同步整流管近,设计原理图时像此图这样放就能很好理解,假如你将这电路给PCB工程师布板,他就很直观如何布局走线,你若是画得很乱,很多PCB工程师对电路理解得布透彻可能就容易布错板。

另外:原边有一个重要的环路,PFC电容与MOS管以及变压器,谐振电感,谐振电容构成的环路面积小;

副边整流滤波环路同样重要,电容的走线之前讲过,也很重要;

走线时注意高低压的距离,有些地方电压是浮动的,必须当作高压来对待,比如上管驱动以及对应的参考电压。

至于EMC方面LLC的开通是软开关,开通对EMC几乎没有影响,重点关注是关断速度的快慢对EMC影响;还有MOS管结电容并的电容对EMC影响很大,选择电容不合适,或是不加(MOS管自身也有结电容)对EMC都可能有影响,这是重点注意的地方;此图没有Y电容,在MOS管正或者负防置Y电容也能很好滤去开关干扰;

对此电路有什么疑问的,可以提出来讨论,在讨论中彼此成长!

十三 电路设计与布板之PFC

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上图是典型的BOOST PFC电路:

左边绿色方框部分是驱动电路,和之前LLC拓扑驱动一样,离MOS就近放置,原理图上就体现出来。

右边绿色虚线方框部分,是MOS管关断尖峰吸收电路,一样与MOS管构成环路要最小;

另外二大重要环路,一是MOS管开通环路(虚线红色图),另一个是MOS管关断环路(实线红色图);环路面积尽可能小;

十四 磁环在EMC中妙用

有的产品EMC很难在源头上去处理的,可以采用磁环滤波,当然我这里说的磁环有二个层面的意思,一方面是输入输出端的滤波电感,采用不同材质磁环,不同匝数会有对应的效果,还有一方面意思是直接在输入输出线上套磁环,有时能起到妙用,但不是在所有场合都能用,起码还是能作为判断依据;

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上图蓝色和黑色线是输出正负端,上面套了个磁环,解决了输出整流管引起的高频端超出;有些时候端口的干扰在PCB板上加滤波器未必有效果,在输出线上放磁环就有想不到的效果。

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