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(多图) 开关电源EMI滤波器设计

/?? 2014年11月25日 ?? 收藏4

2 EMC试验情况

依据GJB152A CE102 试验方法,测试链路图如图2所示。

图2 CE102测量配置图
图2 CE102测量配置图

图中EUT 为被测设备,在以下两种条件下开展CE102测试:

测试条件一:不加EMI滤波器,开关电路负载情况下的测试;

测试条件二:添加所设计EMI滤波器,开关电路负载情况下的测试。

测试条件一和测试条件二的正线传导骚扰测试结果图如图3、图4所示。

图3 测试条件一CE102正线传导骚扰图
图3 测试条件一CE102正线传导骚扰图

图4 测试条件二正线传导骚扰图
图4 测试条件二正线传导骚扰图

由测试图可见,添加所设计滤波器后,超标频点传导骚扰虽然得到抑制,但依旧超标,无法通过试验。通过扫描回线传导骚扰发现,回线传导骚扰与正线在相同频点处超标,且幅值相差不大,从而可判断干扰为共模干扰,说明该滤波器在设计应用后,共模干扰没有得到有效滤除。

3 设计整改

在该EMI 滤波器设计时,CY1 和CY2 分别从负、正电源线引出到共模地,即将共模干扰信号引导入共模地来消除共模干扰,可见共模地的设计很关键,而共模地的设计主要体现在PCB设计上。在PCB设计时,Y电容共模地覆铜面积仅在表层铺设且面积不大,如图5 所示(虚线框为实际共模地覆铜面积),这极有可能是造成EMI滤波器没有完全滤除开关电源的共模噪声的原因所在。

对PCB进行更改,增大共模地铺铜面积,在多层敷设共模地网络(该板为6层板),并且将共模地的铺铜面积覆盖DC-DC 模块下面,设计如图6 所示重新制板生产。

按照上文所述办法重新进行CE102试验,测试结果图(正线)如图7所示,回线情况与正线情况类似。

图5 EMI滤波器共模地布局情况
图5 EMI滤波器共模地布局情况

图6 整改后的EMI滤波器共模地布局情况
图6 整改后的EMI滤波器共模地布局情况

图7 整改后的正线传导骚扰图
图7 整改后的正线传导骚扰图

可见,经重新PCB布局后,滤波器成功将共模噪声抑制并满足测试要求,说明在PCB设计时共模地设计对EMI滤波器的设计成功至关重要。

4 结语

EMI滤波器可有效滤除开关电源的共模噪声和差模噪声,在开关电源的设计中,越来越受关注。一个原理正确的EMI滤波器设计,在实际工程应用中,会由于PCB设计不当,造成滤波器失效。本文通过CE102实验验证,证明了共模地的PCB设计在EMI滤波器设计中至关重要,同时证明了本文设计的EMI滤波器的有效性。


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开关电源? EMI滤波器? 电磁兼容性?

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