开关DC-DC转换器的EMI方案
在DC-DC转换器中的高频大功率开关可能产生干扰信号。输入电源线上的传导噪声可以差模或共模噪声电流形成出现。主要是低频的差模噪声,在基频开关频率和谐波频率呈现在输入 电感上。共模噪声主要有高频分量,在转移器输入电感器和地之间量测,同样,在开关DC-DC转换器的输出包含某种噪声和纹波。恰当地设计和实现EMI(电磁干扰)滤波,可降低噪声到可接受的限度内。
在欧洲和美国,传导噪声发射由FCC和VDE标准的ClassA和 ClassB限定,在欧洲所有国家都要求家庭和工厂所用设备都要满足VDEClassB标准。在美国,FCC要求工厂用设备遵从ClassA,而家用设备要遵从更严格的ClassB标准。
降低输入噪声的EMI滤波器方案
现在大多数开关电源工作在100KHz~1MHz频率范围内,反射回电源的传导噪声谱的主要峰值对应基频开关频率及其谐波分量。传导发射标准 (如EN55011,EN55022)规定在150KHz~30MHz频率范围内,从转换器或电源系统的输入反射到源的准峰值和平均限度传导噪声。为了遵 守此标准,传导噪声谱中的所有峰值必须低于特定的限度。
元件和密封式滤波方案
EMI滤波器往往做在单封装中,图1示出其配置。EMI滤波器是一种通孔滤波器,有一个共模扼流图、Y电容器(线-地),两个附加 的电感器和一个X电容器(线-线),z1提供瞬态保护。这种滤波器配置,提供足够的插入损耗来遵守Leve1-B传导发射限度。
尽管如此,在电源设计中,通常用电容器、电感和滤波器来降低或衰减共模和正态模式的传导噪声。
图2a左边图所示的48V输入DC-DC转换器的输入有一个差模电容器C1。这个单模电解电容器(120mF,100V),用于确保低输入阻抗稳定和良好的瞬态响应。此电容器是转换器的能量储存器。为得到最大效益,此电容器必须尽可能地靠近模块的输入引脚。
图2b示出增加旁路电容器到变换器,这与差模电容器的组合是相当理想的,注意,在每个输入引脚的旁路电容器是连到基板(此处是地),每个输出引脚连到基板。这些电容器是4700pF(100V)电解电容。
48V设计(100%负载)所产生的噪声比3.3V设计(50%负载)稍微大点。
图2c所示48V设计增加一个27μH差分电感器。
图2d所示电路增加一个共模扼流图。共模电图2d所示电路增加一个共模扼流图。共模电感器能加重电容器的能力。这是因为它对来自变换器的共模噪声能提供高阻抗,使噪声通过电容器这个最小阻抗通路到地。
有源EMI输入滤波器方案
电信中的传导EMI依从性做为DC-DC变换器中有源滤波器的一个重要应用已呈现出来。过去,传导EMI标准传导EMI测试和确认集中在离线 AC输入电源。在2003年PICMG(PIC工控机制造者协会)批准电信板新的指标PICMG3.0(通称先进的电信计算结构ATCA)后发生了变化。 此指标要求DC供电板满足传导EMI的EN55022限制。板上的滤波保证不同板之间的互操作性,并降低了每个设备机架所需的整体滤波量。
现在,电子业趋向于在更小的空间具有更多的功能的小器件。随着空间的减小,器件之间潜在的干扰,随着系统组装更多功能板和机架而增加。随着频率 提高和电压电平下降,传导EMI的控制变成为一个更重要的设计任务。电信板不排除趋于在更密的封装中具有更高的性能。ATCA,PICMG3.0规范支持 在标准19 "机架内2.5Tb背板宽度。一个流行的ATCA机架在19×21×15英寸容积内,可以有14个板。
为了支持更高的性能,每个板可以用高达200W的DC电源。EMI依从性做起来更困难,因为每块板需要从-48Vdc输入提供自己的电源。砖式或分离变换器的板上DC-DC变换器在每个板上产生传导和辐射EMI。与密集的PCI相比,EMI控制变成一件困难的事情。
为使板到板,机架到机架的干扰最小,要求ATCA板为传导EMI提供板上滤波。PICMG3.0规定,每个板必须满足EN55022B传导噪声 规范。采用板级滤波方法,可使板间干扰最小。同时,PICMG3.0也要求机架满足总的传导EMI标准。用"分布"滤波器控制板 上EMI,其机架所需的滤波器可以更小。对于流行的ATCA机架所用滤波器需要支持60A DC电流。支持此电流的电感器是足够大,控制板上EMI有助于保持这些电感器尽可能小。
图3所示的有源EMI滤波器,在频率范围150KHz~30MHz(传导辐射标准EN55022所要求的)内,能衰减传导模式和差模噪声。用48Vdc总线(36~76Vdc)设计,共7A额定值支持多DC-DC变换器负载。
与无源方案相比,采用有源滤波器能减小共模扼流图的体积,提供一种低尺寸表面贴装器件。特别是有源EMI滤 波器也减少了电感元件的尺寸,使EMI滤波器能封装在1×1×0
DC-DC转换器 相关文章:
- 高效率DC-DC转换器三项基本技术(02-16)
- 隔离式3.3V转5V转换器的分立设计(03-18)
- 灵活的电池充电系统设计探讨(08-15)
- 如何利用微变压器集成隔离功能(08-17)
- 采用X2Y技术的DC-DC转换器 (09-24)
- DC-DC转换器的电源转换效率和功率电感性能的解决方案(02-25)
- 妤傛ḿ楠囩亸鍕暥瀹搞儳鈻肩敮鍫濆悋閹存劕鐓跨拋顓熸殌缁嬪顨滅憗锟�
閸忋劍鏌熸担宥咁劅娑旂姴鐨犳0鎴滅瑩娑撴氨鐓$拠鍡礉閹绘劕宕岄惍鏂垮絺瀹搞儰缍旈懗钘夊閿涘苯濮幃銊ユ彥闁喐鍨氶梹澶歌礋娴兼ḿ顫呴惃鍕殸妫版垵浼愮粙瀣瑎...
- 娑擃厾楠囩亸鍕暥瀹搞儳鈻肩敮鍫濆悋閹存劕鐓跨拋顓熸殌缁嬪顨滅憗锟�
缁箖鈧拷30婢舵岸妫亸鍕暥閸╃顔勭拠鍓р柤閿涘奔绗撶€硅埖宸跨拠鎾呯礉閸斺晛顒熼崨妯烘彥闁喕鎻崚棰佺娑擃亜鎮庨弽鐓庣殸妫版垵浼愮粙瀣瑎閻ㄥ嫯顩﹀Ч锟�...
- Agilent ADS 閺佹瑥顒熼崺纭咁唲鐠囧墽鈻兼總妤勵棅
娑撴挸顔嶉幒鍫n嚦閿涘苯鍙忛棃銏n唹鐟欘枃DS閸氬嫮顫掗崝鐔诲厴閸滃苯浼愮粙瀣安閻㈩煉绱遍崝鈺傚亶閻€劍娓堕惌顓犳畱閺冨爼妫跨€涳缚绱癆DS...
- HFSS鐎涳缚绡勯崺纭咁唲鐠囧墽鈻兼總妤勵棅
鐠у嫭绻佹稉鎾愁啀閹哄牐顕抽敍灞藉弿闂堛垼顔夐幒鍦欶SS閻ㄥ嫬濮涢懗钘夋嫲鎼存梻鏁ら敍灞藉簻閸斺晜鍋嶉崗銊╂桨缁崵绮洪崷鏉款劅娑旂姵甯夐幓顡嶧SS...
- CST瀵邦喗灏濆銉ょ稊鐎广倕鐓跨拋顓熸殌缁嬪顨滅憗锟�
閺夊孩妲戝ú瀣╁瘜鐠佽绱濋崗銊╂桨鐠佸弶宸緾ST閸氬嫰銆嶉崝鐔诲厴閸滃苯浼愮粙瀣安閻㈩煉绱濋崝鈺傚亶韫囶偊鈧喕鍤滅€涳附甯夐幓顡塖T鐠佹崘顓告惔鏃傛暏...
- 鐏忓嫰顣堕崺铏诡攨閸╃顔勭拠鍓р柤
娑撳洣绗€妤傛ɑ銈奸獮鍐叉勾鐠у嚖绱濇潻娆庣昂鐠囧墽鈻兼稉杞扮稑閸︺劌鐨犳0鎴炲Η閺堫垶顣崺鐔枫亣鐏炴洘瀚甸懘姘剧礉閹垫挷绗呴崸姘杽閻ㄥ嫪绗撴稉姘唨绾偓...
- 瀵邦喗灏濈亸鍕暥濞村鍣洪幙宥勭稊閸╃顔勭拠鍓р柤閸氬牓娉�
鐠愵厺鎷遍崥鍫ユ肠閺囨潙鐤勯幆鐙呯礉缂冩垵鍨庨妴渚€顣剁拫鍙樺崕閵嗕胶銇氬▔銏犳珤閵嗕椒淇婇崣閿嬬爱閿涘本鍨滅憰浣圭壉閺嶉绨块柅锟�...