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未解决

开关电源干扰问题

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xy598646744
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  • 2019-2-23 14:02:50
10问答币
最近设计了一个5路输出的20V  10W的反激式开关电源。发现它接上负载之后,对其它完全隔离的电路干扰十分大。这个如何是好?要从何下手查找问题 ?

nc965
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  • 2019-2-23 14:05:55
 
描述再清楚一点
xy598646744
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初级工程师
  • 2019-2-23 14:18:10
 
5路输出的20V  10W的反激式开关电源。发现它接上5路负载(负载主要是三相全桥的驱动电路)之后,在还没有接上IGBT的时候,电路就会对整个附近的其它完全隔离的电路(另一个可调开关电源供电)产生十分大干扰的。但是在没有接上5路负载时却没有问题。
wangdongchun
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  • 2019-2-23 21:57:47
 
PCB板设计当中的各个支路电源间的空隙是否足够大
nc965
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  • 2019-2-23 22:01:42
 
还是没描述清楚,请用具体数据说话
发现它接上5负载之后,在还没有接上IGBT的时候,会对另一个可调开关电源供电产生十分干扰
只接4路就没有干扰?
什么负载?空载有没有干扰?
接上IGBT就没有干扰?
什么干扰?不能运行?运行不稳定?输出电压变了?或者只是纹波增加?
十分大是多大?九分大呢?无法用数据说话?
你自己这5路没有被干扰?一切正常?
wangdongchun
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  • 2019-2-23 22:03:32
 
一句话的问题问答贴 有时能让人抓狂
cyx7610
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  • 2019-3-13 07:53:09
 
干扰分两种,一种是LAYOUT的布线干扰,如功率线干扰信号线,另一种为元器件干扰。
BingSun
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高级工程师
  • 2019-2-24 19:13:57
 
其实很简单,你可以用近场探头来测下,分析一下干扰情况,另外你可以拿去实验室测下干扰。知道了干扰信号,自然就好处理了。

开关电源本身干扰是比较大的,三相逆变干扰更大,要先处理开关电源干扰问题还不如先把你其它电路抗干扰能力做好。
cyx7610
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总工程师
  • 2019-3-13 07:55:30
 
要分开,分区域来分析,找到干扰源,可以采用屏蔽隔离来找干扰源。
cyx7610
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总工程师
  • 2019-3-14 22:25:24
  • 倒数9
 
没有接上5路负载时却没有问题,你可以5路负载一路一路接,看5路中是哪路出了问题,就找哪路。
电子古董
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  • 2019-2-23 14:39:54
 
共模干扰:检查你的PCB布局和变压器参数或工艺……
xy598646744
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初级工程师
  • 2019-3-6 15:58:34
 
蓝色为开关电源的mos管G引脚对地
黄色为5路输出电源线附近,即:探头短路接近输出电源线测得的波形。(电源轻负载,占空比10%)

IMG_20190306_154821.jpg


下图,蓝色为开关电源的mos管G引脚对地黄色为其他电路板输出的方波被附近开关电源干扰波形。


IMG_20190306_154845.jpg


说实话,感觉这就是极好一个反面教材了,各种问题。
BingSun
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高级工程师
  • 2019-3-6 17:34:40
 
应该说是正面的教材吧,各种问题,实战呀!
去年整改过类似案子,电源干扰比较大,在图可以看到电源开关时产生很大的干扰,我修改了变压器参数,也修改相关电路。
在我整改的例子中,开关电源只为驱动提供电压,输出电压为12V带载不超过100mA,其实这种功率很小,原变压器设计使电源工作占空比太小,而导致峰值电流几倍的增加,让电源工作进入CCM模式,峰值电流进一步减小,接下来提高驱动电阻,原来驱动MOS电阻用22R的改为了330R,虽然电源损耗大了些,但对于这么小功率来说也多大影响,但干扰小了很多。
另外抗干扰设计也相当重要,我前面整改是为了让产品能通过EMC测试,而您的电路已受到干扰工作异常,若不提高电路抗干扰能力,最终产品也通不过相关测试。
干扰可能会让MCU死机,让数字电路误动作,让模拟电路中电压电流采样不稳定以及各种保护可能失效等。
BingSun
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  • 2019-3-6 17:37:39
 
您好!从电源波形看,现在占空比确实也比较小,正如我前面所说,你也可以让开关电源工作于CCM模式,利于降低峰值电流。
cyx7610
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总工程师
  • 2019-3-14 22:28:51
  • 倒数7
 
是重载吗?占空比这么小,变压器匝比不对吧?
cyx7610
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总工程师
  • 2019-3-14 22:26:12
  • 倒数8
 
共模干扰的结论是怎样得出来的?
cyx7610
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  • 2019-2-23 22:41:50
 
信号与功率线分开走。
电子古董
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  • 2019-2-25 08:44:05
 
他这种情况是辐射干扰,不是传导,改变地线走法是无济于事的。
应该减小主环路的长度,最好将主环路的高压端于低压端走线重叠(一个在顶层,一个在底层),或者平行走线;另一个主要是变压器抗干扰要处理好,一定要加Y电容;
BingSun
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  • 2019-2-25 12:19:58
 
给个贴子给你参考下
http://bbs.21dianyuan.com/thread-307682-1-1.html  消除BUCK电路中的EMI问题
虽然主讲BUCK电路,但原理上是一样的
电子古董
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  • 2019-2-25 14:05:06
 
两个完全隔离电路的干扰,绝大多数是属于RFI的问题,EMI的可能性很小。
BingSun
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高级工程师
  • 2019-2-25 14:52:32
 
从EMI角度来说,不是完全隔离。
电子古董
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  • 2019-2-25 14:56:18
 
你仔细看看楼主的贴,人家特别说明了是干扰另外两个完全隔离的电路;
admin
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管理员
  • 2019-2-25 16:11:18
 
感谢版主指导
cyx7610
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总工程师
  • 2019-3-14 22:29:45
  • 倒数6
 
是属于RFI的问题要怎么解?
电子古董
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  • 2019-3-15 08:14:01
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看10楼
BingSun
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高级工程师
  • 2019-3-6 18:08:40
 

2019-03-06_18-00-35.jpg
看看这图是不是根您的测试差不多?
2019-03-06_18-03-14.jpg
频普分析仪
2019-03-06_18-02-22.jpg

您的电源功率不大,非常容易整改。
xy598646744
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初级工程师
  • 2019-3-6 18:39:35
 
嗯嗯,这看起来干扰也很大。你有解决思路没有?我计划重新做个变压器(重新算的参数,匝数减少些)试试。
BingSun
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  • 2019-3-6 18:47:53
 
图片是之前整理的案子,早就处理完了,发上来给您参考一下,可以参考我17楼提出的思路。
qiuyuqiang01
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高级工程师
  • 2019-3-6 20:41:42
 
电源输出加共模环
xy598646744
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初级工程师
  • 2019-3-11 16:49:13
 
感谢热心帮助,最近重新改了一下变压器,效果不明显。试着改了mos管驱动电阻,改成680Ω MOS管发热非常严重,后面改成200Ω 好很多,噪声幅度降低了一半。没有增大变压器负载去保证变压器工作在CCM模式,而是在匝数和磁芯不变的情况下,增大了变压器的Lp电感,现在电感为11mH,但情况并没有好转。
IMG_20190311_164018.jpg
黄色为MOS管Vds电压(我是采用分压方式测量的D极,1000KΩ:1KΩ)  。蓝色为电流检测电阻上电压。

工作在DCM模式下的波形如下
IMG_20190311_174359.jpg



IMG_20190311_163945.jpg
黄色为附近的噪声,蓝色为电流检测电阻上的电压,ccm模式  mos驱动电阻200Ω






电子古董
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  • 2019-3-12 08:31:58
 
从CS波形来看,变压器电流饱和严重;
再根据你的回帖描述和波形来分析,变压器匝比稍高了一些,也就是说应该让退磁时间更长一些,以增大占空比;另外电感量增大之后,匝数也需要增加,否则,变压器进入饱和状态。至于增加多少,需要精确计算才行,你不妨将参数报上来,大家帮你算一下。
xy598646744
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初级工程师
  • 2019-3-12 15:15:26
 
输入民用电220V   输出22V  单路额定100mA 五路输出均一致(不含辅助绕组),目前均用的EFD25 pc40磁芯Ae=58(mm2)   Ve=3300(mm3)  开关频率60KHz目前做了两个变压器。
第一个变压器初级80匝,辅助绕组12匝  输出19匝,Lp=1.16mH。情况就是
IMG_20190312_150607.jpg

第二个变压器初级80匝  辅助绕组13匝   输出22匝。Lp=4.2mH
这个情况如下
IMG_20190312_150505.jpg

这是第二个变压器调整气隙后Lp=2.4mH时的情况。
IMG_20190312_150532.jpg


电子古董
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  • 2019-3-12 15:29:57
 
我帮你算了一下,原边Np=55Ts,副边Ns=13Ts   5股,辅助Nf=8Ts;原边电感量为Lp=1.8mH;
你照这个参数绕一个变压器试试

xy598646744
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初级工程师
  • 2019-3-12 15:32:30
 
下午按照以上参数重新绕了一个
IMG_20190312_171936.jpg
气隙也是按照要求来的。但是情况没有好转。
IMG_20190312_170954.jpg

BingSun
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  • 2019-3-13 09:20:37
 
波形上看,有偏向磁饱和了。
电子古董
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  • 2019-3-13 09:53:30
 
你这个还是PCB布局有问题,上一个照片来看一下;
这个参数是有点饱和一样,你的工作频率是多少?估计没有60KHz吧;这导致变压器计算不准确;你将电感量减小到1.5mH

电子古董
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  • 2019-3-13 09:55:53
 
还有,你这个变压器做的漏感很大,用三明治绕法试试
BingSun
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高级工程师
  • 2019-3-12 15:53:45
 
版主大人好,楼主是用了大磁芯做小功率。所以不应该用正常的计算公式。增加圈数,可以减小层间漏感,使各组电压稳定更好。变压器推荐以下参数及绕法。
1/2NP   0.2mmX116T  绕两层,每层58T
N1 --    0.3mmX46T  单层绕满
N2   --- 0.3mmX46T  单层绕满
N3 ----  0.3mmX46T  单层绕满(反馈绕组)  
N4  -----0.3mmX46T  单层绕满
N5-----  0.3mmX46T  单层绕满
1/2NP   0.2mmX116T  绕两层,每层58T
NS (IC供电绕组)  0.2mmX 28T

LP=4mH;
xy598646744
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  • 2019-3-12 17:25:53
 
谢谢,明天按照这个参数再试试。
BingSun
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  • 2019-3-12 17:53:24
 
期待您的测试结果。
xy598646744
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  • 2019-3-13 13:23:20
 
已经重新绕了一个,情况如下: IMG_20190313_123514.jpg

IMG_20190313_130308.jpg

我在初次极之间加了一个电容,如下图。
IMG_20190313_132029.jpg
加电容之后的情况,
IMG_20190313_130423.jpg



BingSun
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  • 2019-3-13 13:35:43
 
楼主您好!0.1u确实太大,通常用2.2nF就可以了。波形看起来还不错,就是开通尖峰大了些,加大驱动电阻会降下去的。
BingSun
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高级工程师
  • 2019-3-13 13:38:25
 
电路也按设计进工作于CCM模式。变压器我感觉应该没问题了,再微调些参数,应该就能满足您的要求。
BingSun
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LV6
高级工程师
  • 2019-3-13 13:41:37
 
楼主好!NP应该是232T  而不是116T呀!
xy598646744
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初级工程师
  • 2019-3-14 19:22:00
 



IMG_20190314_191437.jpg
BingSun兄,你好。
昨天那个我还真不好意思,整错了,好在没有烧。今天重新绕了一个232匝的。情况如上图。
BingSun
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高级工程师
  • 2019-3-14 19:57:17
  • 倒数10
 
虽然是DCM模式,看起来还好!  您测下参数,有没有变好一点?  
MOS管用2N60-4N60 就好,驱动电阻在220R-330R之间,这样应该能降低开通及关闭时损耗。
cyx7610
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  • 2019-3-13 07:57:25
 
看波形是开关管,驱动波形干扰,要调节驱动,优化驱动走线。
电子古董
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版主
  • 2019-3-12 08:34:31
 
你第三个图也根本没工作在CCM模式哦,依然是DCM模式;要是变压器工作在CCM模式,需要改变匝比;减小匝比才行
cyx7610
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LV10
总工程师
  • 2019-3-14 22:30:42
  • 倒数5
 
波形看上去都震荡了。
xy598646744
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初级工程师
  • 2019-3-21 09:55:50
  • 倒数3
 
感谢大家的热心指导,最近在这个基础上重新制作了变压器,主要增加了对漏磁的屏蔽。
比之前好了很多。
IMG_20190321_093730.jpg
这是以前的情况,黄色为附近线路上的干扰,蓝色为电流

IMG_20190321_093358.jpg
这是现在的情况,感觉已经好了很多。

IMG_20190321_093750.jpg
电流探头对于实际干扰也有一些影响,这是撤掉探头后的情况。注意:为了更好的显示,示波器档位已调整,测量的位置不变。
说一下整改,内层初级,其次是同向辅助(对初级起一定屏蔽作用),然后再是次极绕组,外面加绕一层(作为法拉第笼),最后包了一层铜皮在变压器在外。变压器初级80匝 辅助绕组13匝 次极绕组22匝

IMG_20190321_093453.jpg
介于之前改进的有所好转,但还是有不小的干扰,在变压器上在下已经想不到其他改进了。为了能够消除开关管上打开瞬间的反向高压脉冲,我在整流桥前增加了一个π型滤波器。增加以后的情况如上图,黄色为MOS管ds之间的电压,蓝色为电流采样电阻电压(电流)。感觉增加以后,主要变化的地方是黄色线(即MOS管ds电压)在下降前出现了一个小斜坡。




BingSun
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LV6
高级工程师
  • 2019-3-21 11:08:02
  • 倒数2
 
楼主好,用了什么样的变压器参数?
xy598646744
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LV4
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最新回复
  • 2019-3-21 13:16:02
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磁芯EFD25  
初级--80T  4.6mH
辅助--13T
次级--22T   --反馈
次级--22T
次级--22T
次级--22T
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