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原邊反饋開關(guān)電源EMC設(shè)計,系統(tǒng)癱瘓無可能
發(fā)布時間:2014-11-28 責(zé)任編輯:sherryyu
【導(dǎo)讀】節(jié)省更多系統(tǒng)版上的空間,降低成本也為更多新功能的拓展創(chuàng)造了空間的原邊反饋很是被重用,但是由于元器件和電路相鄰的較近,所以對EMC和EMI的要求就異常嚴(yán)格,器件工作中相互產(chǎn)生的干擾很有可能導(dǎo)致癱瘓。如何避免呢?
原邊反饋作為一種新型的AC-DC控制技術(shù)與傳統(tǒng)的結(jié)構(gòu)相比省去部分元器件,從而節(jié)省更多系統(tǒng)版上的空間,不僅降低了成本也為更多新功能的拓展創(chuàng)造了空間。但是由于元器件和電路相鄰的較近,所以對EMC和EMI的要求就異常嚴(yán)格,器件工作中相互產(chǎn)生的干擾很有可能導(dǎo)致癱瘓。EMC的作用就是減少傳輸線的突變和不連續(xù)的地方,并避免產(chǎn)生電磁輻射,這點對設(shè)計來說至關(guān)重要。
EMC滲透到電子設(shè)計的方方面面,今天我們就PSR原邊反饋開關(guān)電源來談?wù)勂渲械腅MC設(shè)計。想要做好設(shè)計,首先先要從電路板說起,讓我們先談?wù)凱CB LAYOUT的注意點。眾所周知,EMC對地線走線要求比較嚴(yán)格,在PSR當(dāng)中的初級地線,可以分為4個地線。
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(fù)端,即輸入電壓經(jīng)整流橋后過C1到C8地,R5和變壓器PIN3的地分別采用單獨(dú)連線直接引致C8負(fù)端相連,連線盡量短;R5地線因考慮到壓降和干擾應(yīng)盡量寬些。C5,R10,U1 PIN7和PIN8地線匯集致C2負(fù)端再連接于C8負(fù)端。如果為雙面板,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。
如果在底線布局的比較妥當(dāng),那么產(chǎn)品的共模干擾就會非常小。因PSR線路負(fù)載時工作在PFM狀態(tài)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(dǎo)150K~5M差模干擾。就依圖從左到右針對有影響EMC的元件進(jìn)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(chǎn)品效率是有負(fù)面影響的,但實際表現(xiàn)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(dǎo)致低壓輸入時母線電壓較低,且C8的溫升也會增加;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LOW ESR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的作用,實際表現(xiàn)為增加C1的容量比增加C8的容量抑制EMC會更有效。
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(huán)電感,因色環(huán)電感的功率有限,電感量太大會嚴(yán)重影響效率,一般取330u~2mH,2mH是效率影響開始變得明顯,330u對差模干擾的作用不夠分量,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(fù)端,在C8負(fù)端輸入電流的方向是經(jīng)過C1和BD1流回輸入端,根據(jù)傳導(dǎo)測試的原理,這樣產(chǎn)生消極影響,所以需在C1與C8的地線上作處理,有空間的可以再中間增加磁珠跳線,空間受限可以采用PCB layout曲線來實現(xiàn),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(yīng)該已經(jīng)了解,這里主要說下R6與D2對EMC的影響。R6的加入和D2采用恢復(fù)時間較慢的1N4007對空間輻射有一定的負(fù)作用,但對傳導(dǎo)有益。所以在整改EMC時此處的修改對空間輻射與傳導(dǎo)的取舍還得引起注意。
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4. R5
R5既為電流檢測點也是限功率設(shè)置點。所以R5的取值會影響峰值電流也會影響OPP保護(hù)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(nèi)部的檢測有采用積分電路,所以當(dāng)VCC電壓設(shè)置過高,就需要更長的積分時間,在周期不變的情況下,TON的時間就會增加,輸出功率不變的情況下MOS的峰值電流就會增加,在RCD和D4的吸收R7,C11上的峰值都會增加,且D3,R3,C2也對VCC有下拉和吸收作用,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(jù)經(jīng)驗,結(jié)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(dǎo)致蕩機(jī),建議VCC電壓設(shè)計在15V,變壓器漏感最大不宜超過15%.
6. C5
C5是IC內(nèi)部延時檢測補(bǔ)償設(shè)置端。C5的取值大了會導(dǎo)致電壓檢測的周期加長,小了會導(dǎo)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(chǎn)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作用和維持產(chǎn)品的穩(wěn)定性。但C3,C7的容量也不是越大越好,他會對EMC起消極作用。C3,C7容量的加大同樣會導(dǎo)致上面第5點講到的峰值電流加大,所以不能盲目選擇。
這些知識都是使用PSR IC將近3年的總結(jié),分析的比較詳細(xì)且到位,適合初學(xué)者學(xué)習(xí)使用。當(dāng)然EMC在PSR原邊反饋開關(guān)電源當(dāng)中的應(yīng)用還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不止這些,還有更多的方法有待我們?nèi)グl(fā)掘和探索。
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