开关电源电磁干扰与出现电感啸叫声音的解决方法
少原边绕组的匝数、增大绕组的宽度、减小各绕组之间的绝缘层等措施。
变压器主要的寄生参数为漏感、绕组间电容、交叉耦合电容。变压器绕组间的交叉耦合电容为共模噪声流过整个系统提供了通路。
在变压器的绕制过程中采用法拉第屏蔽来减小交叉耦合电容。法拉第屏蔽简单来说就是用铜箔或铝箔包绕在原边绕组和副边绕组之间, 形成一个表面屏蔽层隔离区, 并接地, 其中原边绕组和副边绕组交错绕制, 以减小交叉耦合电容。在安装规程上一般要求散热器接地, 那么开关管漏极与散热器之间的寄生电容就为共模噪声提供了通路, 可以在漏极和散热器之间加一铜箔或铝箔并接地以减小此寄生电容。
5.接地技术的应用
开关电源需要重视地线的连接, 地线承担着参考电平的重任, 特别是控制电路的参考地, 如电流检测电阻的地电平和无隔离输出的分压电阻的地电平。
( 1) 设备的信号接地。设备的信号接地, 可能是以设备中的一点或一块金属来作为信号的接地参考点,它为设备中的所有信号提供了一个公共参考电位。如浮地和混合接地, 另外还有单点接地和多点接地。
( 2) 设备接大地。在工程实践中, 除认真考虑设备内部的信号接地外, 通常还将设备的信号地, 机壳与大地连在一起, 以大地作为设备的接地参考点。
控制信号的地电平衰减应尽可能的小, 因此, 采用控制部分一点接地, 然后将公共连接点再单点接至功率地。这种接地方式可以使噪声源和敏感电路分离。另外, 地线尽量铺宽, 对空白区域可敷铜填满, 力求降低地电平误差和EMI。
在装置中尽量采用表面贴装元器件, 使组装密度更高, 体积更小, 重量更轻, 可靠性更高, 高频特性好,减小电磁和射频干扰。
6.PCB 元件布局及走线
PCB 中带状线、电线、电缆间的串间是印刷电路板线路中存在最难克服的问题之一[ 7] 。开关电源的辐射骚扰与电流通路中的电流大小、通路的环路面积、以及电流频率的平方的乘积成正比, 因此PCB 的布局设计将直接关系到整机电磁兼容性能。在设计开关电源印制电路板时, 必须从布局及走线的优化设计着手。
( 1) 印制板布线地通常要符合以下原则
1、 输入、输出端用的导线应尽量避免相邻平等。最好加线间地线, 以免发生反馈耦合;
2、 印制板导线尽量采用宽线, 尤其是电源线和地线;
3、 印制导线拐弯处一般采取圆弧形;
4、专用零伏线、电源线的走线宽度(1 mm, 电源线和地线尽可能靠近等。
( 2) 元器件布局时通常要符合以下原则
1、按照电路的流程安排各个功能电路单元的位置, 使布局便于信号流通, 并使信号尽可能保持一致的方向。
2、 以每个功能电路的核心元件为中心, 围绕它来进行布局。元器件应均匀、整齐、紧凑地排列在PCB上, 尽量减少和缩短各元器件之间的引线和连接。
3、 在高频下工作的电路, 要考虑元器件之间的分布参数。一般电路应尽可能使元器件平等排列。
4、位于电路板边缘的元器件, 离电路板边缘的距离一般不小于2 mm。
开关电源出现电感啸叫声音的解决:
凡是做过开发工作的人员都有这样的经历,测试开关电源或在实验中有听到类似产品打高压不良的漏电声响或高压拉弧的声音不请自来:其声响或大或小,或时有时无;其韵律或深沉或刺耳,或变化无常者皆有。
1、变压器(Transformer)浸漆不良:包括未含浸凡立水(Varnish)。啸叫并引起波形有尖刺,但一般带载能力正常,特别说明:输出功率越大者啸叫越甚之,小功率者则表现不一定明显。一款72W的充电器产品中就有过带载不良的经验,并在此产品中发现对磁芯的材质有着严格的要求。(此款产品客户要求较为严格)补充一点,当变压器的设计欠佳也有可能工作时振动产生异响。
2、 PWM IC接地走线失误:通常产品表现为会有部分能正常工作,但有部分产品却无法带载并有可能无法起振的故障,特别是应用某些低功耗IC时,更有可能无法正常工作。
3、光耦(Opto Coupler)工作电流点走线失误:当光耦的工作电流电阻的位置连接在次级滤波电容之前时也会有啸叫的可能,特别是当带载越多时更甚。
4、基准稳压(Regulator)IC TL431的接地线失误:同样的次级的基准稳压IC的接地和初级IC的接地一样有着类似的要求,那就是都不能直接和变压器的冷地热地相连接。如果连在一起的后果就是带载能力下降并且啸叫声和输出功率的大小呈正比。
当输出负载较大,接近电源功率极限时,开关变压器可能会进入一种不稳定状态:前一周期开关管占空比过大,导通时间过长,通过高频变压器传输了
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