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科普知識
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DC-DC模塊電源

DC-DC轉換器的電磁兼容技術淺談

發布日期:2022-04-17 點擊率:107

濾波器的網絡結構及參數等相應措施加以解決。

  

  圖1 DC-DC轉換器的共模干擾信號和差模干擾信號分布圖

  DC-DC轉換器的EMC設計

  屏蔽和接地

  屏蔽能有效地抑制通過空間傳播的電磁干擾。采用屏蔽的目的有兩個:一是限制內部的輻射電磁能越過某一區域;二是防止外來的輻射進入某一區域。屏蔽是解決DC-DC轉換器EMC問題的手段之一,目的是切斷電磁波的傳播途徑,主要是做好DC-DC轉換器的機殼密封性屏蔽。接地的要點是電位相同、內部電路不互相干擾、抵御外來干擾。盡量減少導線電感引起的阻抗,增加地環路的阻抗,減少地環路的干擾。

  軟開關技術

  應用軟開關技術,實現零電壓開關與零電流開關運行可以大大減小功率器件的di/dt和dv/dt。即功率管能在零電壓下導通和零電流下關斷,若同時快速二極管也采用軟關斷,則可以大幅度降低DC-DC 轉換器的EMI水平。

  優化緩沖電路

  在開關管的驅動電路中添加緩沖電路也可以有效減少電路中的di/dt和dv/dt,從而減少EMI干擾源。緩沖電路延緩功率開關器件的導通、關斷過程,從而降低DC-DC 轉換器的EMI水平。對于相同型號的開關管,在其他條件相同只是驅動緩沖電路不同的情況下由試驗來決定。

  例如中轉換器A采用無驅動緩沖電阻的驅動電路;轉換器B則采用了150Ω驅動緩沖電阻反并聯二極管的驅動電路。通常開關管關斷的 dv/dt要比開通時小很多,對DC-DC 轉換器的EMI水平影響較小。反向并聯有二極管,這樣開通速度可以減慢,而關斷速度不受影響,可以最大限度地保證原有的整機效率不受影響。

  實驗證明轉換器B中開關管開通速度要比轉換器A慢很多,轉換器B開關管開通時VDS的 dv/dt 為2V/nS左右,而轉換器A開關管開通時VDS的dv/dt為5V/nS左右,要大很多。可見增加適當的驅動電阻并優化驅動電路,可以顯著的減小電路中的di/dt和dv/dt,降低電源DC-DC 轉換器的EMI水平。

  EMI輻射發射試驗進一步驗證開關管驅動緩沖電阻大小對整個DC-DC轉換器EMI水平的影響。圖2為轉換器B采用非夾繞變壓器時,當驅動電阻取值為1Ω和47Ω(反向并聯有二極管)時的輻射干擾。可以看出增大驅動電阻后,30MHz和接近200MHz的頻點各有3_5dB的明顯改善。

  驅動電阻為1Ω(水平方向)

  驅動電阻為47Ω(水平方向)

  

  圖2 驅動電阻對輻射發射的影響


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