這就是我們電源適配器工程師外出機構做測試的實驗室~

 

 

我先給出結論，電源適配器EMI確實和開關頻率不成線性關係，某些開關頻率下
，EMI濾波器的轉折頻率較高，但是總體趨勢而言
，是開關頻率越高
，電源適配器EMI體積越小！

         

我知道很多人開始噴我了，怎麼可能，di/dt和dv/dt都大了，怎麼可能EMI濾波體積還小了。我想說一句，共模和差模濾波器的沒有區別，相同的截止頻率下，高頻的衰減更大！就算你高頻下共模噪聲越大，但是你的記住，這個頻率下LC濾波器的衰減更大，想想幅頻曲線吧。為了說明這個結論，我給出一些定量分析結果。這些EMI分析均基於AC/DC三相整流，拓撲為維也納整流。我分別給出了1Mhz和500Khz的共模噪聲，可以看出，500khz共模濾波器需要的截止頻率為19.2kHz，1MHz為31.2kHz。

 

 

 

這張圖給出了不同頻率下共模和差模濾波器轉折頻率的關係，可以看出
，一些低頻點EMI濾波器體現出了非常好的特性。例如70Khz，140Khz。而這兩個開關頻率是工業界常用的兩個開關頻率，非常討巧

，因為EMI噪聲測試是150KHz到30MHz。不過這個也與拓撲有關。

 

 

以上數據均基於仿真，雖然不能精確的反應EMI噪zao聲sheng的de大da小xiao，但dan是shi趨qu勢shi肯ken定ding是shi正zheng確que的de。說shuo了le這zhe麼me多duo，我wo隻zhi想xiang表biao明ming，開kai關guan頻pin率lv的de選xuan取qu相xiang當dang有you學xue問wen。如ru果guo要yao以yi高gao功gong率lv密mi度du為wei設she計ji指zhi標biao
，開kai關guan頻pin率lv並bing不bu是shi越yue高gao越yue好hao，而er是shi有you一yi個ge最zui佳jia轉zhuan折zhe點dian。下xia麵mian2張圖給出了維也納整流器和BUCK-type整流器的功率密度趨勢，可以看出
，最佳功率密度點不是一個開關頻率。對那些拍著腦瓜選開關頻率，解決EMI問(wen)題(ti)並(bing)且(qie)鄙(bi)視(shi)過(guo)我(wo)的(de)老(lao)工(gong)程(cheng)師(shi)，我(wo)還(hai)是(shi)懷(huai)有(you)很(hen)大(da)敬(jing)意(yi)的(de)，但(dan)是(shi)我(wo)想(xiang)說(shuo)的(de)是(shi)，如(ru)果(guo)真(zhen)正(zheng)想(xiang)設(she)計(ji)一(yi)台(tai)最(zui)高(gao)功(gong)率(lv)密(mi)度(du)的(de)變(bian)換(huan)器(qi)，詳(xiang)細(xi)的(de)考(kao)證(zheng)是(shi)值(zhi)得(de)的(de)，還(hai)不(bu)是(shi)單(dan)純(chun)依(yi)靠(kao)經(jing)驗(yan)，況(kuang)且(qie)經(jing)驗(yan)背(bei)後(hou)也(ye)是(shi)一(yi)定(ding)有(you)理(li)論(lun)支(zhi)持(chi)。

 

 

我不禁問個問題，都有EMI濾波器，EMI噪(zao)聲(sheng)都(dou)符(fu)合(he)標(biao)準(zhun)，為(wei)啥(sha)高(gao)頻(pin)幹(gan)擾(rao)大(da)。難(nan)道(dao)大(da)家(jia)在(zai)實(shi)際(ji)工(gong)程(cheng)遇(yu)到(dao)高(gao)頻(pin)幹(gan)擾(rao)是(shi)個(ge)假(jia)象(xiang)？不(bu)是(shi)的(de)
，舉(ju)一(yi)個(ge)非(fei)常(chang)簡(jian)單(dan)的(de)例(li)子(zi)，剩(sheng)下(xia)的(de)自(zi)己(ji)思(si)考(kao)吧(ba)。 

       

在zai輸shu入ru電dian壓ya較jiao高gao的de場chang合he中zhong，一yi般ban開kai關guan管guan驅qu動dong的de都dou需xu要yao隔ge離li。我wo們men知zhi道dao隔ge離li後hou一yi端duan的de地di一yi般ban要yao接jie到dao懸xuan浮fu開kai關guan管guan的de源yuan端duan，一yi般ban這zhe一yi點dian的de電dian平ping是shi跳tiao變bian的de，以yi氮dan化hua镓jia晶jing體ti管guan為wei例li
，這zhe點dian電dian壓ya變bian化hua率lv可ke以yi達da到dao140kV/us。而隔離芯片前一端的地是與控製地連接的，你隨便看看隔離模塊電源的手冊
，原副邊耦合的寄生電容一般在60pF左右
，也是就說在高速開關瞬間，會產生大約6A的de電dian流liu從cong副fu邊bian的de地di通tong過guo電dian容rong耦ou合he到dao原yuan邊bian，原yuan邊bian的de地di電dian平ping肯ken定ding瞬shun間jian產chan生sheng尖jian峰feng，整zheng個ge控kong製zhi係xi統tong產chan生sheng強qiang烈lie的de幹gan擾rao。所suo以yi做zuo高gao頻pin的de時shi候hou，隔ge離li電dian源yuan的de地di線xian千qian萬wan不bu要yao平ping行xing的de鋪pu在zai2層PCB中
，幹擾效果會更加強烈。

 

同時選隔離芯片的時候也需要注意一個參數叫做CM transient immunity（肯定會給的），這個參數最好大於開關瞬間，橋臂中點電平的變化速率。光耦隔離這個參數一般在30kV/us，磁耦在35kV/us


，電容耦合在50kV/us（是不是絕望了，都比氮化镓低
，矽器件一般在10kV/us,Sic 30kV/us）。

 

 

還有很多細節可以引起幹擾
，不過真的不是EMI噪聲做的孽。    

       

我先簡單的把以上內容總結一下： 

 

電源適配器不是開關頻率越高，功率密度就越高，目前這個階段來說真正阻礙功率密度提高的是散熱係統和電磁設計（包括EMI濾波器和變壓器）和功率集成技術。

 

慎重選擇開關頻率，開關頻率會極大的影響整個變化器的功率密度，而且針對不同器件，拓撲，最佳的開關頻率是變化的。

 

高頻確實產生很多很難解決的幹擾問題
，往往要找到幹擾回路
，然後采取一些措施。

 

為(wei)了(le)繼(ji)續(xu)維(wei)持(chi)電(dian)力(li)電(dian)子(zi)變(bian)換(huan)器(qi)功(gong)率(lv)密(mi)度(du)的(de)增(zeng)長(chang)趨(qu)勢(shi)，高(gao)頻(pin)肯(ken)定(ding)是(shi)趨(qu)勢(shi)。隻(zhi)是(shi)針(zhen)對(dui)高(gao)頻(pin)設(she)計(ji)的(de)電(dian)力(li)電(dian)子(zi)技(ji)術(shu)很(hen)不(bu)成(cheng)熟(shu)
，相(xiang)關(guan)配(pei)套(tao)芯(xin)片(pian)沒(mei)有(you)達(da)到(dao)要(yao)求(qiu)，一(yi)些(xie)高(gao)頻(pin)的(de)電(dian)源(yuan)適(shi)配(pei)器(qi)電(dian)磁(ci)設(she)計(ji)理(li)論(lun)不(bu)完(wan)善(shan)和(he)精(jing)確(que)，使(shi)用(yong)有(you)限(xian)元(yuan)軟(ruan)件(jian)分(fen)析(xi)將(jiang)大(da)大(da)增(zeng)加(jia)開(kai)發(fa)周(zhou)期(qi)。

 

 

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