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PSR原边反馈开关电源EMC设计技巧

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发表于 2012-2-13 22:31:24 | 显示全部楼层 |阅读模式

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中心议题:
    *  PSR原边反馈开关电源EMC设计技巧

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PCB LAYOUT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。

1. C8的地线为电源输入第。

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,U1 PIN7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LOW ESR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PCB layout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

前面有提到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,他会对EMC起消极作用。

C3,C7容量的加大同样会导致上面第5点讲到的峰值电流加大,所以不能盲目选择。
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发表于 2015-5-24 15:48:18 | 显示全部楼层
你好,我最近在整一个PSR方案的,输出功率为3W的,芯片用的是OB2535的,我做的是无Y电容的,我只是将变压器特别处理了一下,QP与AV值都在他们的限制线以下。AC输入端还得加一个0.1的X电容。我整流桥后没有用到差摸电感,但是你说的这些也是有道理的。
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发表于 2015-5-24 18:55:58 | 显示全部楼层
人定胜天 发表于 2015-5-24 15:48
你好,我最近在整一个PSR方案的,输出功率为3W的,芯片用的是OB2535的,我做的是无Y电容的,我只是将变压器 ...

你整流桥后面没有差模电感,那么你的变压器是如何处理的?能否分享?

谢谢
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发表于 2015-5-24 20:18:47 | 显示全部楼层
我变压器用的是EPC13的,初级绕组密绕三层,然后骨架反插在用铜皮绕1.1ts,首端接大电容正端,末端悬空。在绕次级,在把骨架反过来绕VCC绕组,也分两层绕制密绕于中间。
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发表于 2015-5-25 09:43:13 | 显示全部楼层
tonychen1988 发表于 2015-5-24 20:18
我变压器用的是EPC13的,初级绕组密绕三层,然后骨架反插在用铜皮绕1.1ts,首端接大电容正端,末端悬空。在 ...

你这种绕法电源效率怎么样?特别是纹波要求,你怎么处理?
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发表于 2015-5-25 15:45:46 | 显示全部楼层
曾总你好:
相对来说输出效率肯定会低一点的,按照电源行业标准,输出纹波是输出电压的1%,实测纹波为48mV
峰值,能够满足要求。这种绕法变压器的温度会高一点点的。线包的温度控制在110度以下就OK了。
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发表于 2015-5-25 19:46:47 | 显示全部楼层
tonychen1988 发表于 2015-5-25 15:45
曾总你好:
相对来说输出效率肯定会低一点的,按照电源行业标准,输出纹波是输出电压的1%,实测纹波为48mV ...

陈工 我有一个客户他也是无Y电容的方案,是供电话机上面用的,目的为了防止电源的交流声对摘机后听筒的影响。他是将整流桥堆换成全波整流后,纹波就大幅降低了。
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发表于 2015-5-25 20:08:31 | 显示全部楼层
曾总晚上好;
(他是将整流桥堆换成全波整流后)这几话有点矛盾,输入端是不是搞了两级整流?或者将桥式整流更换为全波整流模式?
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发表于 2015-5-25 22:28:18 | 显示全部楼层
tonychen1988 发表于 2015-5-25 20:08
曾总晚上好;
(他是将整流桥堆换成全波整流后)这几话有点矛盾,输入端是不是搞了两级整流?或者将桥式整 ...

是将桥式整流更换为全波整流模式!

陈大侠  总感觉你的称呼怪怪滴

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发表于 2015-5-25 23:10:27 | 显示全部楼层
输入端搞全波整流效率低,没有桥式整流好啊。桥式整流管里面是4个二极管,全波整流是利用两个二极管,一个负责负半周另一个负责正半周。关于纹波大幅度降低了这个没有参透其中原理。
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