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开关电源杂散参数影响耦合通道的特性

2018/10/29

  在传导骚扰频段(<30MHz),多数开关电源骚扰的耦合通道是可以用电路网络来描述的。但是,在开关电源中的任何一个实际元器件,如电阻器、电容器、功率电感器乃至开关管、二极管都包含有杂散参数,且研究的频带愈宽,等值电路的阶次愈高,因此,包括各元器件杂散参数和元器件间的耦合在内的开关电源的等效电路将复杂得多。

  在高频时,杂散参数对耦合通道的特性影响很大,分布电容的存在成为电磁骚扰的通道。另外,在开关管功率较大时,集电极一般都需加上散热片,散热片与开关管之间的分布电容在高频时不能忽略,它能形成面向空间的辐射骚扰和电源线传导的共模骚扰。

  简单的说:在高频段>1MHZ时,开关电源系统对地就存在分布电容;系统的关键信号,关键走线对地都存在分布电容;分布电容形成对地回到L,N的共模干扰信号。同时分布电容的环路形成对空间的辐射干扰。

  辐射干扰共模与差模信号的磁场分布。

  1.差模电流的磁场主要集中在差模电流构成的回路面积之内,

  而回路面积之外的磁力线会相互抵消;

  2.共模电流的磁场,在回路面积之外,

  共模电流产生的磁场方向相同,磁场强度反而加强。

  注意:

  关于辐射的一个重要基本概念是:电流导致辐射,而非电压。

  辐射干扰共模与差模信号的场强特性。

  1.较小的共模电流能够产生强度很高的辐射;

  2.很多因素都能导致共模电流;

  比如:

  A.电网串入共模干扰电压-(我们EMS的部分模拟测试)

  B.辐射干扰(如雷电,设备电弧,附近电台,大功率辐射源)在信号线上感应出共模干扰。

  C.接地电压不一样。也就是说地电位差异引入共模干扰。

  D.也包括设备内部电线对电源线的影响。

  数据结果-40dB 测试数据分析:

  Data1: 一个20mA的差模电流,

  在30MHZ时,将在3m远的地方产生一个强度为100uV/m的辐射电场。

  Data2: 一个8uA的共模电流,

  在30MHZ时,将在3m远的地方产生一个强度为100uV/m的辐射电场。

  很小的共模电流 和 很大的差分电流产生大小相等的RF能量。

  原因:共模电流不能在RF返回路径中进行磁力线的抵消。

  电子产品:开关电源系统EMI-辐射骚扰系统分布参数影响的电磁场环路分析

  开关电源系统对地就存在分布电容;系统的关键信号,关键走线对地都存在分布电容;共模电流通过布局布线流经系统的信号线及电缆的分布电容形成对地 回到L,N的共模干扰信号。同时分布电容的环路形成对空间的辐射干扰。

  其中>30MHZ以上 为辐射发射的天线接收;即共模辐射在空间产生电磁场,此时被辐射骚扰测试接收天线接收后,那么就形成了产品对外的辐射骚扰。

  对电子产品的EMC的三大思考问题?

  A.信号(源) 在哪里?

  (外部干扰源EMS +内部骚扰源EMI)

  B.结构设计 是这样的吗?

  (产品外部接地 系统内部有接地端子或者浮地设计等等)

  C.地的连接 还有更好的方法吗?

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