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爱浦电源模块之开关电源设计

技术中心

Technology

爱浦电源模块之开关电源设计

分类:
电源技术
作者:
广州市爱浦电子科技有限公司
来源:
原创
发布时间:
2020/04/14
浏览量

工程师实战经验:PSR开关电源设计之EMC设计技巧
先谈谈PCBLAYOUT注意点:
  大家都知道,EMC对地线走线毕竟有讲究,针对PSR的初级地线,可以分为4个地线,如图中所标示的三角地符号。这4个地线需采用“一点接地”的布局。
  先上电路图:
 
  1.C8的地线为电源输入地。
  2.R5的地为功率地。
  3.C2的地为小信号地。
  4.变压器PIN3的地为屏蔽地。

  这4个地的交接点为C8的负端,即:输入电压经整流桥后过C1到C8地,R5和变压器PIN3的地分别采用单独连线直接引致C8负端相连,连线尽量短;R5地线因考虑到压降和干扰应尽量宽些。
  C5,R10,U1PIN7和PIN8地线汇集致C2负端再连接于C8负端。
  若为双面板,以上4条地线尽量不要采用过孔连接,不得以可以采用多个过孔阵列以减小过孔压降。
  以上地线布局恰当,产品的共模干扰会很小。
  因PSR线路负载时工作在PFM状态下的DCM模式,DI/DT的增大和频率的提升,所以较难处理的是传导150K~5M差模干扰。
  就依图从左到右针对有影响EMC的元件进行逐个分析。
  1.保险丝
  将保险丝换用保险电阻理论上来讲对产品效率是有负面影响的,但实际表现并不明显,
  所以保险丝可以采用10/1W的保险电阻来降低150K附近的差模干扰,对通过5级能耗并无太大影响,且成本也有所降低。
  2.C1,L2,C8
  PSR工作在DCM模式,相对而言其输入峰值电流会大很多,所以输入滤波很重要。
  峰值电流的增大会导致低压输入时母线电压较低,且C8的温升也会增加;
  为了提高母线电压和降低C8的温升,需提高C1的容量和使用LOWESR的C1和C8。
  因为提高C1的容量后,C1和C8的工作电压会上升,在输出功率不变的情况下,输入的峰值电流就会降低。
  因L2的作用,实际表现为增加C1的容量比增加C8的容量抑制EMC会更有效。
  一般取C1为6.8uF,C8为4.7uF效果较好,若受空间限制,采用8.2u与3.3u也比采用2个2.7u的EMC抑制效果好。
  L2一般从成本考虑采用色环电感,因色环电感的功率有限,电感量太大会严重影响效率,一般取330u~2mH,
  2mH是效率影响开始变得明显,330u对差模干扰的作用不够分量,为了使效率影响最低且对差模干扰抑制较佳,建议采用1mH。
   因为“一点接地”的布局汇集点在C8的负端,在C8负端输入电流的方向是经过C1和BD1流回输入端,根据传导测试的原理,这样产生消极影响,所以需在 C1与C8的地线上作处理,有空间的可以再中间增加磁珠跳线,空间受限可以采用PCBlayout曲线来实现,虽然效果会弱些,但相比直线连接会改善不 少。
  3.R6,D2,R2,C4
  RCD吸收对EMC的影响大家都应该已经了解,这里主要说下R6与D2对EMC的影响。
  R6的加入和D2采用恢复时间较慢的1N4007对空间辐射有一定的负作用,但对传导有益。
  所以在整改EMC时此处的修改对空间辐射与传导的取舍还得引起注意。
  4.R5
  R5既为电流检测点也是限功率设置点。
  所以R5的取值会影响峰值电流也会影响OPP保护点。
  建议在OPP满足的情况下尽量取大些。
  一般不低于2R,建议取2.2R。
  5.R4,R10,D3,R3,C2
在前部分有提到VCC电压的升高对EMC有恶性影响。因IC内部的检测有采用积分电路,所以当VCC电压设置过高,就需要更长的积分时间,在周期不变的 情况下,TON的时间就会增加,输出功率不变的情况下MOS的峰值电流就会增加,在RCD和D4的吸收R7,C11上的峰值都会增加,且D3,R3,C2 也对VCC有下拉和吸收作用,会使输出电压的过冲加剧,同时影响延时检测的开启时间。这一系列的变化对EMC的影响是不可忽视的。
  根据经验,结合变压器漏感考虑,VCC电压在满载事最大值不宜超过19V,所以为使空载时VCC不至于太低导致荡机,建议VCC电压设计在15V,变压器漏感最大不宜超过15%.
  6.C5
  C5是IC内部延时检测补偿设置端。C5的取值大了会导致电压检测的周期加长,小了会导致电压检测的周期变短。检测周期的变化会影响电压的采样率,也就会影响整个产品各处的电流纹波,对EMC也会造成一定影响,一般选取0.01~0.1uF。
  7.C3,C7
  前面提到C3和C7的容量取值对输出电压过冲的抑制作用和维持产品的稳定性。但C3,C7的容量也不是越大越好,它会对EMC起消极作用。C3,C7容量的加大同样会导致第5点讲到的峰值电流加大,所以不能盲目选择。
  对PSR原边反馈控制开关电源的设计和调试经验讲解到此就告一段落了,希望能给大家的实际设计带来帮助。

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