變換器的輻射電磁干擾EMC輻射問題

高頻/甚高頻范圍內(nèi)的EMC輻射問題在開關(guān)模式電源(開關(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輻射問題的故障排除。

 

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

圖1：測試產(chǎn)生的輻射EMC問題

 

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(電纜的運動和一個大的環(huán)形鐵氧體來證實這一點)。

 

與往常一樣(也是推薦的)，項目的下一步是找到EMI信號的來源，以找到一個低成本/大小的解決方案。

 

在設(shè)備部件周圍使用了近場探頭：兩個小PCB(印刷電路板)、一些電纜、一個小鍵盤、一個顯示器和一個金屬盒。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)備是美國國家半導體公司(現(xiàn)在的得克薩斯儀器)的42伏，1.0A步進式Buck開關(guān)穩(wěn)壓器。

 

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

 

BUCK變換器因其簡單、低成本而被廣泛應(yīng)用于許多消費、計算機和通信產(chǎn)品中。BUCK變換器是一種開關(guān)模式電源(開關(guān)電源)，使用電感、電容、晶體管和二極管開關(guān)，將能量儲存在電感中，并周期性地將其放電到負載中，如圖2所示。

圖2：BUCK轉(zhuǎn)換器原理圖和Q1開關(guān)操作。

 

關(guān)于這個拓撲的完整描述可以在許多關(guān)于這個主題的書中找到。

 

為了理解這個問題，再次使用了磁場近場探測信號，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)上顯示流過二極管D1的電流。

 

從BUCK理論分析可知，流過二極管的電流接近三角形，但當二極管關(guān)閉時出現(xiàn)高速瞬態(tài)現(xiàn)象。

 

對電流探針測量進行變焦，在146.2 MHz處發(fā)現(xiàn)高頻振鈴(藍跡)，如圖3b所示。將該信號與變換器頂部近場探頭(粉紅色跡)的信號進行了比較。

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

 

為了對二極管恢復效應(yīng)的諧振特性增加一些阻尼，將一個小的SMD鐵氧體微珠與LM25010SD(MOSFET輸出)串聯(lián)在一起。

 

電流二極管測量的振鈴消失了，在半消聲室進行了一次新的測試，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EMC失敗時，嘗試從內(nèi)部振蕩器，在阻尼諧振或寄生振蕩下定位源。如果你找到了來源，解決方案更有效，更便宜，更小。