增强电源模块系统稳定性的方案
a15210960409a
2023年03月21日 11:13:25
来自于继电保护
只看楼主

EMC测试又叫做电磁兼容,描述的是产品两个方面的性能,即电磁发射/干扰EME和电磁抗扰EMS。EME中包含传导和辐射;而EMS中又包含静电、脉冲群、浪涌等。为提升用户系统稳定性,接下来我们将为大家讲述如何灵活应用以上方法优化电源EMC,本文将从电源的设计与应用等角度介绍4种常用解决方案:   接下来讲述增强电源模块系统稳定性的几个方案。   一、浪涌防护电路   电源模块在实际应用中,工程师们经常使用浪涌防护电路来确保EMC性能,保证系统的稳定性。浪涌电压的来源有多种,比如:雷击、短路故障、设备频繁开机等;话不多说,直接来看浪涌防护电路该如何设计:

EMC测试又叫做电磁兼容,描述的是产品两个方面的性能,即电磁发射/干扰EME和电磁抗扰EMS。EME中包含传导和辐射;而EMS中又包含静电、脉冲群、浪涌等。为提升用户系统稳定性,接下来我们将为大家讲述如何灵活应用以上方法优化电源EMC,本文将从电源的设计与应用等角度介绍4种常用解决方案:


  接下来讲述增强电源模块系统稳定性的几个方案。

  一、浪涌防护电路

  电源模块在实际应用中,工程师们经常使用浪涌防护电路来确保EMC性能,保证系统的稳定性。浪涌电压的来源有多种,比如:雷击、短路故障、设备频繁开机等;话不多说,直接来看浪涌防护电路该如何设计:

  如图1所示,为提高输入级的浪涌防护能力,在外围增加了压敏电阻和TVS管。但图中的电路(a)、(b)原目的是想实现两级防护,但可能适得其反。如果(a)中MOV2的压敏电压和通流能力比MOV1低,在强干扰场合,MOV2可能无法承受浪涌冲击而提前损坏,导致整个系统瘫痪。同样的,电路(b),由于TVS响应速度比MOV快,往往是MOV未起作用,而TVS过早损坏。所以正确的接法一般是如图(c)、(d)所示,在两个MOV或是MOV和TVS之间接一个电感,将防护器件分隔成两级。

图1 两级浪涌防护另外,也可以在MOV和TVS之间加一个电阻,可以防止TVS先导通到损坏;在选取R的时候要考虑R的功耗,以免R先损坏;同时可以并联电容,吸收能量,提高抗浪涌能力,如下图。

IMG_2785-removebg-preview.png

  注意:MOV和TVS的选型很关键,选择适当的最大允许电压和最大通流量很重要,这个就要参照电源模块的输入电压以及浪涌试验等级,如果电压选择小了后端供电不正常,选择大了起不到保护作用,通流量选小了器件容易损坏。

  二、电源模块的PCB设计

  因为模块电源产品有模块电源的PCB设计规范要求,它要考虑散热设计、EMC设计、干扰设计和生产工艺设计等等,涉及的内容非常多,所以PCB设计在模块电源产品开发过程中是作为最重要的环节之一来对待的,如下图所示:


  三、电源模块的内部电路设计

  电源模块都不是线性电源类型,都是开关电源,在开关管开通、关断时,电压和电流都会被斩波,造成较大瞬态变化(di/dt、dv/dt),所以开关电源是较大的EMC干扰源。隔离电源模块常用的电路拓扑:隔离正激和隔离反激。通过产品内部电路设计+PCB设计,使得产品的EMC性能达到最优状态。

四、电源模块传导骚扰设计

  设计电源模块传导骚扰电路,首先需要分析电源模块的传导骚扰情况,并找到对应解决方案。下面列举一些情况通过示波器进行分析:

  1、 低频:150KHz-1MHz频率,尤其是开关频率点——差模骚扰

  解决方案:差模滤波

  2、 中频:1MHz-10MHz频率——差模和共模骚扰

  解决方案:适当稍加点共模滤波

  3、 高频: 10MHz-30MHz频率——共模骚扰

  解决方案:共模滤波

  所以,为了解决电源模块传导骚扰问题,应在模块传输路径上添加差模滤波和共模滤波电路;如下图所示:


  经验分享:若经示波器测试某电源模块频率范围为30MHz-1000MHz;从传导骚扰波形预测辐射骚扰好坏,高频段呈直线型上升无下跌趋势的,产品的辐射骚扰一般都会很差。

  EMC试验通常实践性很强,但如果我们掌握一些基本原理,在设计EMC前级电路时,将更有方向进行试验,从而缩短项目开发的时间。










免费打赏

相关推荐

APP内打开