yulzhu

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聊聊DCDC的EMI设计

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前段时间在群里曾经开过一次EMC的小范围讨论,里面分享了很多的精华,我这次就着本周的“功率电子&电源设计”的主题把一些东西集中的释放出来。

  • 本周的主题欢迎各位工程师踊跃投稿

  • 本文作者为建宇兄,是MPS的高级电源工程师,在第一期EMC群聊分享了《关于DCDC电源和EMI的讨论》,我就材料进行了整理和补充。

1)DCDC噪声源特性

DCDC的噪声的影响三个参数主要为

QQ截图20160701110815.png


  • 占空比Duty:占空比上升导致噪声幅度上升

  • 开关频率Fs:是的噪声衰减变在频谱上延伸了,开关频率一般我们可以分为几个大类

    • 20~100Khz:电感较大引起的成本、尺寸基本让低频设计慢慢不是一种选择。

    • 100~550Khz:主要的选择选择

    • 开关频率主要对电感大小、效率、RE/CE的特性影响比较大    

  • 上升时间Tr

备注:开关频率的影响其实很大,不仅仅是EMC的效果,在不同的案子里面可以得到不同的影响关系,如《Choosing the optimum switching frequency of your DC/DC converter》所示:

2)如下面的案子所示

2.1)这是一个典型的BuckBoost的电源电路,没有病必需要过CISPR25 Class 3


2.2 初测结果

QQ截图20160701111628.png


2.3 整改措施

2.3.1 原理分析

QQ截图20160701111640.png


  • 两个开关环路中含有非连续的大电流环路是最主要的噪声源

  • 增加Vin和Vss电容可以减少高频环路的电流

2.3.2 频率选择

噪声分量和电流大小,环路面积和频率成正比,和距离成反比

QQ截图20160701113653.png


以下依次为不同频率的效果对比(120、240和400Khz),深紫色为抖频的效果

QQ截图20160701113714.png

2.3.2 开关速度的优化

QQ截图20160701113704.png


2.3.3 布局优化影响

在布局上尽可能将C14(Vin-Vss电容)放在续流二极管和MOSFET边上减少高频环路面积

QQ截图20160701113725.png


   以下是实物照片

QQ截图20160701113734.png


    补充一些相关的材料,除开芯片厂家的努力,我们能加入的设计手段主要包括:

1)输入滤波优化

RSIL filter 5μH 100nF 50Ω

QQ截图20160701113743.png
2)输出滤波优化

QQ截图20160701113749.png


3)Snubber电路

QQ截图20160701113803.png


小结:

1)感谢建宇兄的案例总结,我们可以定量和定性的看这些参数的选择对实际试验的结果

2)这个的设计,需要打通原理、计算、功能试验和实际验证的环路