實例探討等離子電視電源的EMC設計
發布時間:2014-07-09 責任編輯:echotang
【導讀】電源是任何整機的能源提供方,電源的好與壞決定了係統能否正常工作,或在好的狀態下工作,等離子電視功耗大於75W必須加PFC電路以提高有功功率,怎樣設計等離子電視電源的EMC呢?
1.等離子電源的EMI分析
我們先進行需求分析:等離子電視功耗大於75W,根據標準要求必須加PFC電路,提高有功功率。由於有待機功耗要求,因此采用反激加諧振的方式,這樣既滿足了驅動要求,又滿足待機功耗要求。
因此電源部分共包含4個大的模塊,電源輸入端濾波整流電路、PFC電路、諧振電路、反激電路。
(1)濾波整流電路。既抑製電源本身的幹擾通過電源線進入供電網絡,又防止供電網絡的幹擾進入電源。
(2)PFC電路。PFC電路工作過程中,MOSFET管在工作時由柵極驅動脈衝控製通斷狀態,引起幹擾。PFC電路中的二極管在導通和截止狀態間切換,反向恢複電流也會引起幹擾。
(3)反激電路和諧振電路。反激電路和諧振電路中的MOSFET在(zai)切(qie)換(huan)通(tong)斷(duan)狀(zhuang)態(tai)時(shi)兩(liang)端(duan)電(dian)壓(ya)產(chan)生(sheng)突(tu)變(bian),變(bian)壓(ya)器(qi)初(chu)級(ji)線(xian)圈(quan)中(zhong)電(dian)流(liu)產(chan)生(sheng)反(fan)電(dian)動(dong)勢(shi),次(ci)級(ji)電(dian)路(lu)中(zhong)二(er)極(ji)管(guan)在(zai)通(tong)斷(duan)過(guo)程(cheng)中(zhong)存(cun)在(zai)反(fan)向(xiang)恢(hui)複(fu)電(dian)流(liu),這(zhe)些(xie)都(dou)引(yin)起(qi)幹(gan)擾(rao)。
2.電源的EMC設計
2.1EMI濾波電路
為了抑製整機電路和電源自身所產生的幹擾不向外傳播,也為了外部電網的幹擾不進入電源和整機,在電源入口處設計了EMI濾波電路。
開關電源的幹擾分為差模幹擾和共模幹擾,共模幹擾是火線或零線與地線之間產生的幹擾,差模幹擾是火線與零線之間產生的幹擾。
2.1.1差模濾波
開(kai)關(guan)電(dian)源(yuan)的(de)差(cha)模(mo)傳(chuan)導(dao)騷(sao)擾(rao),主(zhu)要(yao)是(shi)由(you)電(dian)路(lu)中(zhong)開(kai)關(guan)電(dian)源(yuan)在(zai)開(kai)關(guan)動(dong)作(zuo)時(shi)在(zai)電(dian)源(yuan)輸(shu)入(ru)線(xian)上(shang)產(chan)生(sheng)一(yi)個(ge)周(zhou)期(qi)性(xing)的(de)電(dian)流(liu)信(xin)號(hao)。由(you)於(yu)電(dian)解(jie)電(dian)容(rong)作(zuo)為(wei)儲(chu)能(neng)電(dian)容(rong),存(cun)在(zai)ESR和ESL,當周期電流信號經過儲能電容時,電容兩端就會產生電壓降,這個電壓降導致電源端口產生電流回路,形成差模傳導騷擾,並通過LISN把幹擾傳導到接收機。
變壓器初級線圈、開關管和濾波電容構成的高頻開關電流環路,使高頻電流反饋到交流電源中形成幹擾;同時,變壓器初次級間的分布電容會使初級回路中產生的幹擾向次級傳遞,加大幹擾傳遞環路,使更多電流流入LISN,加劇幹擾。
當電路中添加了差模濾波後,差模電流減小回流路徑,減少對接收機和電網的幹擾。
2.1.2共模濾波
kaiguandianyuandegongmochuandaosaorao,zhuyaoshiyoukaiguandianluzhongdedianyashunbianzaochengde,kaiguanguandefuzaiweigaopinbianyaqichujixianquan,weiganxingfuzai,zaikaiguanguankaiguanshunjian,zaichujixianquandeliangduanchuxianjiaogaodelangyongjianfengdianya,eryouyuchujixianquanhecijixianquanzhijiandefenbudianrong、電源線對地線的阻抗、次級線圈電源和地之間電容的存在,構成了電源和地之間的電流回路,形成共模幹擾。
當電路中添加了共模濾波後,共模電流回流路徑減小,減少對接收機和電網的幹擾。
2.1.3濾波電路設計
我們設計EMI濾波器如圖1所示,電路包括兩級濾波結構,共模電感L103、共模電容CY102、CY102和差模電容C101組成第一級,共模電感L104、共模電容CY103、CY104和差模電容CX102組成第二級。R104、R105、R106為泄放電阻,保證電源斷電後迅速放電到安全電壓以下。
由you於yu變bian壓ya器qi初chu次ci級ji分fen布bu電dian容rong的de存cun在zai,引yin起qi共gong模mo幹gan擾rao,因yin此ci可ke以yi通tong過guo減jian小xiao初chu次ci級ji分fen布bu電dian容rong改gai善shan共gong模mo幹gan擾rao,可ke以yi在zai變bian壓ya器qi初chu次ci級ji間jian增zeng設she屏ping蔽bi層ceng。同tong時shi將jiang變bian壓ya器qi屏ping蔽bi層ceng接jie至zhi初chu級ji的de中zhong線xian端duan,還hai可ke以yi抑yi製zhi差cha模mo幹gan擾rao。
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圖1EMI濾波電路
2.2PFC電路
電路中由於MOSFET的開關狀態引起幹擾,因此我們針對MOSFET加抑製措施,可以通過以下方法改善PFC電路的幹擾:
調整驅動電阻R422、R423,改變開關速率;
MOSFET漏源極加吸收電容C410;
電阻D410兩端加磁珠BD1、BD2吸收幹擾。

圖2PFC電路
2.3反激電路
在電路中,初級部分由於MOSFET通斷引起的幹擾,我們通過電阻R210、電容C207、二極管FR107組成的吸收電路進行抑製,二級管采用快恢複二極管。也可以通過調節MOESFET柵極輸入的PWM脈衝改變MOSFET開關頻率來進行改善。
次級部分二極管的反向恢複電流引起的幹擾,我們通過在二極管兩端並聯電容C301來吸收。如圖3a所示。
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2.4諧振電路
電路中通過調整MOSFET驅動電阻R515、R516和R518、R519來設置不同的開通和關斷時間,減小MOSFET的開關帶來的幹擾,如圖3b所示。

圖3反激電路和諧振電路
2.5PCB設計
開關電源EMI設計中,PCB布板是非常關鍵的一環。優秀的PCB布板,即使有幹擾源,也能最大程度地阻斷傳播途徑,將幹擾水平降到最低;不良的PCB布板,即使幹擾源不大,也會通過走線將其放大並傳播出去,甚至產生較大的幹擾。PCB布板主要注意以下幾點:
(1)大電流信號走線要順、短、粗;
(2)大電流信號和小信號要分離走線,避免功率信號幹擾小信號;
(3)不同係統之間的共地信號連接點盡量唯一確定;
(4)存在電流環路的地方,比如反激電路漏極的吸收環路,應該盡量使環路麵積最小。
通tong過guo本ben片pian文wen章zhang對dui等deng離li子zi電dian視shi電dian源yuan的de幹gan擾rao分fen析xi,針zhen對dui電dian路lu模mo塊kuai設she計ji出chu一yi套tao濾lv波bo電dian路lu,該gai套tao電dian路lu應ying用yong後hou,傳chuan導dao和he輻fu射she都dou得de到dao較jiao好hao的de抑yi製zhi,配pei合he整zheng機ji的de設she計ji和he整zheng改gai,測ce試shi結jie果guo合he格ge,滿man足zu了le項xiang目mu要yao求qiu。
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