技术的不断完善和日趋成熟,其在铁信号供电系统中的应用也在迅速增加。与此同时,下载安装 自身存在的电磁(EMI)问题如果处理不好,不仅容易对电网造成污染,直接影响其他用电设备的正常工作,而且传入空间也易形成电磁污染,由此产生了下载安装 的电磁兼容(

本文重点对铁信号电源屏使用的1200W(24V/50A)下载安装 模块所存在的电磁超标问题进行分析,并提出改进措施。下载安装 产生的电磁可分为传导和辐射两大类。传导通过交流电源,频率低于30MHz;辐射通过空间,频率在30～1000MHz。

在图1a电中的整流器、功率管Q1,在图1b电中的功率管Q2～Q5、高频变压器T1、输出整流二极管D1～D2都是下载安装 工作时产生电磁的主要源,具体分析如下。

开关功率管工作在高频导通和截止的状态,为了降低开关损耗,提高电源功率密度和整体效率,开关管的打开和关断的速度越来越快,一般在几微秒,开关管以这样的速度打开和关断,形成了浪涌电压和浪涌电流,会产生高频高压的尖峰谐波,对空间和交流输入线形成电磁。

高频变压器T1进行功率变换的同时,产生了交变的电,向空间辐射电磁波,形成了辐射。变压器的分布电感和电容产生振荡,并通过变压器初次级之间的分布电容耦合到交流输入回,形成传导。

由于二极管的引线寄生电感、结电容的存在以及反向恢复电流的影响,使之工作在很高的电压和电流变化率下,二极管反向恢复的时间越长,则尖峰电流的影响也越大,信号就越强,由此产生高频衰减振荡,这是一种差模传导。

所有产生的这些电磁信号,通过电源线、信号线、接地线等金属导线传输到外部电源形成传导。通过导线和器件辐射或通过充当天线的互连线辐射的信号造成辐射。

输入输出电源线上加铁氧体磁环,一方面电源线内的高频共模,另一方面减小通过电源线辐射的能量。

电源线尽可能靠近地线,以减小差模辐射的环面积;把输入交流电源线和输出直流电源线分开走线,减小输入输出间的电磁耦合;信号线远离电源线,靠近地线走线,并且走线不要过长,以减小回的环面积;PCB板上的线条宽度不能突变,拐角采用圆弧过渡,尽量不采用直角或尖角。

由于接地导线存在Ldi/dt,PCB板和机壳间接地采用铜柱连接,对不适合用铜柱连接的采用较粗的导线,并就近接地。

4、下载安装 电磁测试曲线m法电波暗室对试验样机进行测试,其L、N线的传导检测曲线所示,辐射的垂直极化扫描曲线所示。

本开关电源一次通过了传导的测试,测试波形如图2、3所示。辐射高频段230～1000MHz也测试合格,如图5所示。只是在30～200MHz频段范围内的垂直极化指标超标,最大超标20dB,如图4所示。

由测试结果可以看出,通过电磁兼容设计在传导方面取得了良好效果,在高频段辐射的设计也达到了预期效果,下面还需对在30～200MHz频段范围内的辐射进行改进设计。

由图4可以看出,本开关电源存在辐射超标的现象,为了电磁而使用铁氧体元件,价格便宜,效果明显。铁氧体元件等效电是电感L和电阻R组成的电,L和R都是频率的函数。低频时,R很小,L起主要作用,电磁被反射而受到;高频时,R增大,电磁被吸收并转换成热能,使高频大大衰减。不同的铁氧体元件,有不同的最佳频率范围。总之,选择和安装铁氧体元件可参照如下几条：

根据对下载安装 源和铁氧体元件的分析,决定在靠近源的地方套磁珠与磁环。图1a中电容C1的接地端套铁氧体磁珠(φ3.5×φ1.3×3.5),图1b中整流二极管D1和D2使用肖特基二极管,其阳极套铁氧体磁珠(φ3.5×φ1.3×3.5),直流输出线)绕两圈且靠近出口处。经过处理后重新测试,其扫描曲线所示。由此可见,大部分频段的辐射已被到标准要求以下,但在频率81、138、165kHz附近处仍然超标。

根据对开关电源电磁源的分析可知,在图1b电中高频变压器T1也是一个源。为了高频变压器产生的信号以辐射方式发射,把变压器的外壳用屏蔽材料铜箔环绕一圈构成一回加以屏蔽,以切断变压器通过空间耦合形成的辐射途径。并且为了减少因变压器一次侧开通时电流瞬间突变产生的di/dt,在变压器T1的一次侧串进1个电感,以减小器件的开通损耗,降低辐射信号。经过整改后,辐射大大下降,再次对本电源辐射进行测试,完全达到了标准要求,其测试结果如图7所示。

随着下载安装 等电子产品电磁兼容重要性的凸现,我们应该在产品设计初期阶段,同时进行电磁兼容设计,此时结构和电方案尚未定型,可选用的方法较多。如果等到生产阶段再去解决,不但给技术和工艺上带来很度,而且会造力、财力和时间的极大浪费。所以,要走出设计修改法的误区,正确运用系统设计法。

与EMI相关的因素多且复杂,仅做到上述的几点措施是远远不够的,还有接地技术、PCB布局走线等都很重要。电磁兼容的设计任重而道远,我们要不断进行研究探索,使我国的电子产品电磁兼容水平与国际同步。

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