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电源传导、辐射整改案例分析

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vigoremc
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  • 2011-11-8 15:50:27
进这个论坛有近两周的时间了,一直说要写个贴子用实例分享一下电源的整改方法,刚好上周帮一电源客户整改了一个电源传导、辐射都有。今天有点空闲整理了一下这个案件的整改过程。并将测试的曲线一起放在文档里。让大家分享一下。欢迎各位朋友拍砖

说到EMC的整改问题,相信各位接触过的工程师都会有很刻记忆。在本论坛也浏览了一些朋友对EMC的认识,有的朋友认为不是自己设计的电路或自己布的PCB,那别人就对这个电源过EMC没有更好的方法,还有的一些朋友对电源的IC的功能情有独钟,他们可以分析出很多的情况。认为是这个IC的功能影响到了产品的EMC的指标。从我做EMC的整改经验来看我不能认同这些朋友的意见。我从事整改好几年经我手整改过的产品有电源,有陆军标的逆变电源,有工业电源,也有大功率的LED电源,还有音视频产品,我对这些产品的工和原理只是知道个大概,无论如何也比不上各位工程师,但我一样可以半这些产品整改符合EMC的要求同时也让各业企懑意。
本人刚进这个论坛不久不是很会使用这个论坛,所以运用起来有点陌生不是很会用。刚好最近这两天有帮一个企业整改了一个二十几瓦的电源。我就结合测试的曲线说一下我的整改经过吧。
先上一个测试不通过的曲线:

上图是传导测试的曲线。



上图是空间辐射的V方向曲线

上图是空间辐射的H方向的曲线
以上这个电源是一个25W左右的开关电源,电源的电路图因为客户原因不方便上传,但可以跟大家先说明一下,此电路用了一个01uFX电容和一个30mH的共模电感。次级输出加了一个50uH的工字电感。客户整改要求整改方案要能量产。
我拿到产品后首先看了一下这个产品发现MOS管和双向二极管所带的散热片都是没有接入热地的。(也就是电源初级边的电解电容的负极。变压器内有一层线圈绕制的屏蔽并接入热地。

我的整改方案,如下:
从传导的曲线上1MHz前超标的情况可以看出差模电容X太小了,所以修改了X电容变成022uF。而1-5MHz之间也超标,所以增加共模电感到50mH ,这项频率超标一般主要是有变压器的漏感造成的。在变压器的外面增加了一个屏蔽铜箔,并接入热地。(同时做了别外一个变压器,去除原变压器内部的屏蔽层,改变了变压器的绕线方式,在变压器的外面做了屏蔽并接入热地用备用)
同时将MOS管和双向二极管的散热片也接入热地。同时将MOS管的DS两脚间增加了一个101/1KV的电容,做完以上的整改方案后做了一次测试。曲线见下面:

此图为客户原板上所用变压器,我只在外面增加一个屏蔽层。测试可以通过不过余量很小只有1dB。显然来能保障批量生产可能造成的不确定性。

下图为空间辐射的曲线V方向虽然也能通过但余量也是很小。

下图为H方向的曲线,可以看到100-120MHz段还有超标的情况。


根据以上的情况我做了第二次修改,将变压器更新成我前面提到过的改变了绕线方式的变压器。用我的频谱分析仪重新查看了一产品的变压器的位置和MOS管的位置。发现MOS管的位置曲线不是有点高,并且成有规律的波形


于是用频谱分别对MOS管的GDS三个脚接触看一下是哪个脚是辐射源,发现D极的辐射源最大。于是我在D极上串了一个通用的插件磁珠。(¢3.5*8)再看MOS管的频谱曲线如下:


大家可以看到此时MOS管的辐射明显减小而且更平稳了一些.于是第二次做了测试.结果如下:


从上图可以看到此时的传导已经非常的好,余量最小的为8.6dB.


上图为H方向的曲线余量更大。

经过两次的修改该产品顺利的符合了客户要求的标准测试。最终的整改方案为:
1. MOS管,双向二极管的散热片面接入电源的热地。
2. X电容改为0.22uF
3. 将共模电感改为50mH.
4. MOS管的D线电路的正面串入一个插件的磁珠。去消在DS间并接的101电容。
5. 将变压器的绕线方式改变了一下,取消内部的屏蔽,而在外部加了一个屏蔽层。并接入热地。

小结一下:其实EMC的整改主要是电源的整改因为任何产品都要有电源来供电,此处没有处理好一定会影响到其它的地方。不论是什么产品它的辐射或传导主要有这个产品内部的敏感元器件造成的。对于电源产品主要有的敏感元器件就是变压器、MOS管、二极管。所以只要解决好这三个方面的协调问题EMC就不难搞定。而解决EMC的方法概括来说就是:消除干扰源、切除干优传导的途径、疏导干扰源。
a.消除就是用将干扰源通过热能的方式损耗掉,这种是制本的方式。
b.切除干扰传导的途径就是将干扰向外传递的路径切断,使其无法向外干扰,也就是我们常做的滤波,屏蔽等方法。
c.疏导干扰源这种就是将干扰源引到不是敏感的元器件上如旁路,去藉,接地等方式.

我不是搞电源设计的对电源的芯片的功能不是很熟,我是专业做EMC整改的,所以不论是什么产品的EMC整改我们的方法都是上述三种
欢迎大家关于EMC的问题与我讨论:
邹以元/13544064054 QQ:45173158


下载本文档

EMC的整改案例分析.pdf
出去不回来
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助理工程师
  • 2011-11-8 16:04:00
 
恩 终于看到这样的资料了,赞。
感谢楼主的分享。
ZJB318222
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高级工程师
  • 2011-12-3 10:16:23
 
非常谢谢楼主分享这么好的经验!想请教下楼主个问题:电源线在磁环上绕的圈数多少会影响什么呢?及其在上绕线的作用?
yzl1982512
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LV2
本网技师
  • 2013-8-29 14:07:21
 
电源线上绕磁环相当加一级共模电感,圈数多感量大。
long223349
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LV6
高级工程师
  • 2014-11-2 18:26:50
 
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long223349
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高级工程师
  • 2014-11-2 22:51:07
 
#广告已删除#
brucke
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本网技师
  • 2013-12-15 16:49:22
 
高手我有个20mhz的电源在辐射在50mhz超了8个db怎么整改?
hjt415
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本网技师
  • 2013-12-20 14:16:28
 
请问一下大神,1M以下的有几个尖刺超过,加大X电容也没有用,这个应该怎么解决?
谢谢
出去不回来
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助理工程师
  • 2011-11-8 16:13:36
 
在这儿问楼主一个非技术的问题。
楼主在附件中提到了自己是专门从事EMC整改的,那么想问一下,楼主觉得这方面的前景怎么样,你对Compliance Engineer有什么了解么? 谢谢…
vigoremc
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版主
  • 2011-11-8 17:42:37
 
你说的这个Compliance Engineer,不是很明白你的意思,EMC整改如果你可以在EMC方面有成就的话,前景一定不错,你应该发现越来越多的国家对产品有这方面的要求。而设计工程师多注重的是产品的功能,而非能否能通的过EMC的要求。也就出现了现在的很多产品设计出来后过不了测试就再整改的问题。
wxx
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初级工程师
  • 2011-12-22 16:42:07
 
在哪个方面有所成就的话前景都会很好的,感谢楼主分享自己的经验
eric.wentx
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  • 2011-11-8 18:04:47
 
Compliance Engineer
一般在外企中比较常见,主要负责产品安规/法规评估,其中包括EMC等其他大量的法规
出去不回来
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助理工程师
  • 2011-11-8 19:53:55
 
我看有些外企中,这个职位是研发职位,觉得有点儿奇怪…不知道这个在外企中这个职位的前景如何……
vigoremc
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  • 2011-11-9 11:04:05
 
这个应该不错,我有一些朋友就是去一些大公司做这种工作了,工资还是不错在的,在5-6K,同时还可以有奖金,他们的去工厂后与公司的老板谈,优化以前的产品,让以前的产品从价格上下降,然后按下降的比例给奖金,我觉得这种还是不错的。大家都好
yzw19861219002
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本网技师
  • 2012-1-6 10:05:44
 
在很多大企业中,都会有专业的EMC整改人员,这个职位很重要,
eric.wentx
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版主
  • 2011-11-8 16:21:14
 
实战,不错...治本才是王道....
请教个问题:
1. 如果功率大点,见到散热片很多是整流桥+MOS+输出整流管 共用散热片,这样的话是不是没有办法接地处理?
2. MOS管D-S间加小电容真正的目的是什么?

谢谢!
vigoremc
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版主
  • 2011-11-8 17:45:45
 
你说的散热片共用的问题,我还没有见过,不过如果散热片与各元器件,整流桥,MOD,双向整流管都是隔绝的,那接地是可以的。

MOS管D-S间加小电容真正的目的是吸收MOS在通断瞬间产生的尖峰波。
Deshine
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副总工程师
  • 2011-11-11 16:30:30
 
回复2问题:通俗讲就是让MOS管的硬开关变成软开关。
yzw19861219002
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本网技师
  • 2012-1-6 10:12:34
 
最重要的是散热片要绝缘,如果您用导热硅胶片垫着,就可以了
fairchild
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高级工程师
  • 2011-11-8 16:24:12
 
感谢vigor先生的分享!
文中提到“从传导的曲线上1MHz前超标的情况可以看出差模电容X太小了,所以修改了X电容变成022uF。而1-5MHz之间也超标,所以增加共模电感到50mH
一直以为这些EMI抑制器件的有效频率是交集,原来各司其职啊,请问通常x电容,y电容,共模电感,差模电感,这些器件怎样有效配合比较好?
出去不回来
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助理工程师
  • 2011-11-8 16:36:36
 
额 楼主不在?我插句嘴,见谅…
我觉得这个是个经验上的划分吧,并不之分准确。要想准确分析,需要差共模分离。
一般情况是,1MHz之前为差模主导,1-5MHz应该是差共模相当,5MHz-30MHz为共模主导……剩下的,就等楼主来解答了 ……
fairchild
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LV6
高级工程师
  • 2011-11-8 16:55:15
 

多谢!
再请问,为什么低频段是差模,高频段是共模?
出去不回来
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