變換器的輻射電磁干擾EMC輻射問(wèn)題

高頻/甚高頻范圍內(nèi)的EMC輻射問(wèn)題在開(kāi)關(guān)模式電源(開(kāi)關(guān)電源)產(chǎn)品中是典型的，例如反激和降壓變換器。通常不需要高功率就可以將信號(hào)輻射到電磁兼容的法定限度。

 

今天的主題是關(guān)于從低功率產(chǎn)品(幾十瓦)到甚高頻范圍內(nèi)的EMC輻射問(wèn)題的故障排除。

 

圖1是在半消聲室中獲得的輻射場(chǎng)相對(duì)于CISPR的極限，產(chǎn)品位于地面上方1.0米，在木工作臺(tái)上，距離接收天線3.0米(水平極化)。

圖1：測(cè)試產(chǎn)生的輻射EMC問(wèn)題

 

未能遵守原系統(tǒng)的規(guī)定(綠色痕跡)位于145兆赫左右。該產(chǎn)品的天線是主電源電纜(電纜的運(yùn)動(dòng)和一個(gè)大的環(huán)形鐵氧體來(lái)證實(shí)這一點(diǎn))。

 

與往常一樣(也是推薦的)，項(xiàng)目的下一步是找到EMI信號(hào)的來(lái)源，以找到一個(gè)低成本/大小的解決方案。

 

在設(shè)備部件周圍使用了近場(chǎng)探頭：兩個(gè)小PCB(印刷電路板)、一些電纜、一個(gè)小鍵盤、一個(gè)顯示器和一個(gè)金屬盒。電磁干擾源位于一種多氯聯(lián)苯中的LM 25010SD裝置周圍。該設(shè)備是美國(guó)國(guó)家半導(dǎo)體公司(現(xiàn)在的得克薩斯儀器)的42伏，1.0A步進(jìn)式Buck開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓器。

 

轉(zhuǎn)換器的開(kāi)關(guān)頻率在200千赫附近，所以這樣一個(gè)“低頻”電路怎么能產(chǎn)生甚高頻信號(hào)呢？

 

BUCK變換器因其簡(jiǎn)單、低成本而被廣泛應(yīng)用于許多消費(fèi)、計(jì)算機(jī)和通信產(chǎn)品中。BUCK變換器是一種開(kāi)關(guān)模式電源(開(kāi)關(guān)電源)，使用電感、電容、晶體管和二極管開(kāi)關(guān)，將能量?jī)?chǔ)存在電感中，并周期性地將其放電到負(fù)載中，如圖2所示。

圖2：BUCK轉(zhuǎn)換器原理圖和Q1開(kāi)關(guān)操作。

 

關(guān)于這個(gè)拓?fù)涞耐暾枋隹梢栽谠S多關(guān)于這個(gè)主題的書中找到。

 

為了理解這個(gè)問(wèn)題，再次使用了磁場(chǎng)近場(chǎng)探測(cè)信號(hào)，在圖2中的痕跡(A)和(B)上發(fā)現(xiàn)了非常高的活性。

 

如圖3a所示，使用1 GHz電流探頭在Agilent DSO7104B(紅色痕跡)上顯示流過(guò)二極管D1的電流。

 

從BUCK理論分析可知，流過(guò)二極管的電流接近三角形，但當(dāng)二極管關(guān)閉時(shí)出現(xiàn)高速瞬態(tài)現(xiàn)象。

 

對(duì)電流探針測(cè)量進(jìn)行變焦，在146.2 MHz處發(fā)現(xiàn)高頻振鈴(藍(lán)跡)，如圖3b所示。將該信號(hào)與變換器頂部近場(chǎng)探頭(粉紅色跡)的信號(hào)進(jìn)行了比較。

圖3：二極管電流和陰極電壓(A)和二極管電流和近場(chǎng)探頭的細(xì)節(jié)(B)

 

為了對(duì)二極管恢復(fù)效應(yīng)的諧振特性增加一些阻尼，將一個(gè)小的SMD鐵氧體微珠與LM25010SD(MOSFET輸出)串聯(lián)在一起。

 

電流二極管測(cè)量的振鈴消失了，在半消聲室進(jìn)行了一次新的測(cè)試，得到了圖4中固定系統(tǒng)的黑色曲線。

圖4：原始(綠色)與最終(黑色)排放。

 

我的最后建議是：當(dāng)EMC失敗時(shí)，嘗試從內(nèi)部振蕩器，在阻尼諧振或寄生振蕩下定位源。如果你找到了來(lái)源，解決方案更有效，更便宜，更小。