等離子電視電源的電磁兼容設計
發布時間:2014-08-05 責任編輯:willwoyo
【導讀】電源部分是整機的能源提供者,所以電源品質的好壞決定了係統工作的狀態。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。
電源的EMC設計
EMI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。
差模濾波
開 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zaiESR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。
共模濾波
開 關(guan)電(dian)源(yuan)的(de)共(gong)模(mo)傳(chuan)導(dao)騷(sao)擾(rao),主(zhu)要(yao)是(shi)由(you)開(kai)關(guan)電(dian)路(lu)中(zhong)的(de)電(dian)壓(ya)瞬(shun)變(bian)造(zao)成(cheng)的(de),開(kai)關(guan)管(guan)的(de)負(fu)載(zai)為(wei)高(gao)頻(pin)變(bian)壓(ya)器(qi)初(chu)級(ji)線(xian)圈(quan),為(wei)感(gan)性(xing)負(fu)載(zai),在(zai)開(kai)關(guan)管(guan)開(kai)關(guan)瞬(shun)間(jian),在(zai)初(chu)級(ji)線(xian)圈(quan)的(de)兩(liang)端(duan)出(chu)現(xian)較(jiao) 高的浪湧尖峰電壓,而由於初級線圈和次級線圈之間的分布電容、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。[page]
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)。

圖1 EMI濾波電路
PFC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2 PFC電路
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。
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。
PCB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。
小結
通tong過guo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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