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设备EMI问题的传递路径分析与案例(二)

2020.10.05
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王辉

致力于为分析测试行业奉献终身

2.容性耦合路径问题

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注意电路中任意相近的两根电流导线都会存在分布电容耦合:PCB走线 及 连接线等等;

我通过下面的原理分析框图来进行详细的说明;后面再给出我碰到的实际案例进行参考-分析电子产品&设备中的感性耦合与容性耦合问题;

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上面的原理路径示意框图设计到的信息非常广,可以延伸到不同的电源拓扑结构;涉及到系统的传导理论,辐射理论;如果上面的电路你就当做是标准的PFC大功率应用电路;这时候你就会考虑30MHZ-300MHZ的骚扰功率的问题!如果电路结构前级输入是低压的交流输入(例如12VAC)这个电路可以是标准的升压(BOOST)电路结构;改变一下电感,开关MOS及输出二极管的位置;这个电路就可以变成高压或中低压的降压(BUCK)电路;也就是说这类电路的应用在EMI的问题表现及处理上都可使用同样的等效结构;处理EMI的问题就非常类同了。

A.在上面的电路结构中电感回路及输出回路比较优化,并且和交流输入有足够的距离时;如果有EMI的问题请参考《开关电源:EMC的分析与设计》快速设计理论方案!

B.我在进行企业内训时就出现实际的特别案例;EMI传导设计-中高频部分优化我们共模滤波器没有明显的效果;分析框图结构如下:

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该电路结构是典型的交流220VAC整流滤波后进行BUCK电路的高压降压电路设计,输出15V/0.1A 典型系统供电电路;EMI电路的滤波电路使用2级滤波器结构;我进行上述的EMI的路径分析这个2级滤波器完全足够解决150KHZ-10MHZ的传导干扰;进行分析如下:

1.检查PCB设计电路中的BUCK电感距离输入EMI滤波器较近;BUCK电路的高压电容的环路及续流二极管的环路面积均较大,且走线靠近输入滤波器走线!

由此分析如上图中黑线环路及路径造成了>940KHZ到几MHZ的EMI频段多点超标问题;(感性耦合-工字型电感 & 关键走线-容性耦合)

2.采用最简单的方式来判断问题;使用一个磁环将交流输入电源线绕3圈及以上;EMI超标点立刻消失并且通过EMI测试!

3.通过上面的磁环验证很明显我们找到解决问题的方法:去掉1级共模电感;使用一个双线并绕的共模电感(1-5mH均可)放置在电路板的电源线入口进行测试;整个EMI测试数据均达到10dB以上的裕量!


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