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电子产品&设备:EMI测试Data技巧分析

导读: EMC在电子产品/设备已经成为可靠性的重要组成部分,将越来越被重视,特别对于我们的工业&消费类产品要求满足其相应的认证和出口要求。

EMC在电子产品/设备已经成为可靠性的重要组成部分;将越来越被重视,特别对于我们的工业&消费类产品要求满足其相应的认证和出口要求,对应的国家政策也在不断完善;同时国际贸易的深化发展;EMC技术成为电子产品/设备必过的硬性指标,随着电子产品/设备的供电系统都开始大量运用高频开关电源并且也越来越高端化;因此对电源环境的要求就越来越高;EMC将是越来越重要。

电子产品/设备我们经常碰到的EMI的问题;我的讲座及我的公众号都有剖析EMI设计的方案和总结,看过我的文章和听过我的课的电子设计师们;给我的反馈结果是受益很深;我的分析和设计类演讲和文章让非常多的人受益。

《开关电源:EMC的分析与设计》&《开关电源系统电磁兼容进级设计与优化》我在课程中说到,如果对电子电路了解,懂得开关电源的基本原理;我的这个课程能保证电子设计师们都能解决90%的EMC问题了,课程我讲实战方法,理论在我的公众号分析。

1>电子产品&设备的EMI-传导CLASSA&B 标准要求。(工业及消费类)

我们通过如下的框图结构知道,如果开关电源系统如果不插入EMI滤波器;其很难通过上述的CLASS A/B的标准限值要求。

电子产品&设备:对于使用开关电源的系统:EMC的分析和设计中EMI-传导高效设计我的设计理论是150KHZ-10MHZ我们快速使用EMI输入滤波器来搞定。

上面的EMI-传导示意图设计到的信息其实是比较多的;其实对于有经验的EMI设计者来说,我们处理EMI问题的方法其实方法很多;也就是说如果EMI的问题在设计上就进行考虑的话;我能帮助设计师们可以节省很多的成本及时间!如果了解开关电源原理和EMC的基础理论知识再处理EMI的问题就容易了。

对上面的EMI测试数据进行分析:

开关电源EMI各个频段对应的产品信息分析:

A.产品为早期的开关电源系统方案控制IC基本没有使用频率抖动技术;

B.开关电源有输入EMI滤波器的设计,图示其测试频率的ΔF为其开关工作频率;

C.产品的EMI测试曲线其准峰值有超标频段;也因此开关电源的输入EMI滤波器的参数需要调整。

我通过EMI测试Data的技巧分析:

1. F1频段越靠近150KHZ频段调整X电容越有效果 ;

2. F2频段范围优化EMI滤波器的共模电感设计搞定;

3. F3频段范围 EMI滤波器Y电容,初次级的Y电容的设计是关键。

对于开关电源系统即使我们通过了EMI的测试,我们仍然可以分析产品的设计信息;更优化我们的系统成本如下图:

电子产品&设备开关电源系统供电EMI各个频段对应的频段测试Data技巧分析:

A.F1频段与越靠近150KHZ的频段调整X电容效果越明显,过大的X电容会导致F3频段上升的状况;

B.F2频段EMI输入滤波器的共模电感的设计按推荐参数轻松搞定并会有充足的裕量设计《开关电源:EMC的分析与设计》;

C.F3频段调整Y电容效果明显;注意调整不适合的Y电容(位置放置)&电容值会导致F1频段上升;

D.如果EMI输入滤波器采用2级共模电感结构,后级共模电感感量过大会导致F3频段上升。

2>电子产品&设备的EMI-辐射 标准要求。(工业及消费类)

我们通过如下的框图结构知道,辐射干扰系统分布参数影响的电磁场环路;如果对系统的布局布线及分布参数以及骚扰信号(源)的路径不了解;基本较难通过辐射的标准限值要求。

A.电子产品&设备:我来通过我们的测试的Data来进行技巧分析 。

如果测试Data为等簇的尖峰频谱 基本是时钟或通讯数据的噪声频谱:

其特点是频率高,脉宽窄;那其上升沿和下降沿进行变换时就基本等同于其脉冲宽度了。假如计算每一支等距噪声差为14MHz,此表示出有一个14MHz的Clock信号所造成,或者是经过除频后有14MHz的信号产生。

我的实践与理论数据:

时钟的频谱皆可以看到如上之一支支等距的噪声,这一支支等距的噪声亦即为噪声的谐波。

其处理方法 按分析处理高速数字电路,对时钟电路&RAM/CPU/MCU进行处理的思路来搞定它。

B.电子产品&设备:对于使用开关电源的系统:如果噪声频谱为包络性数据且测试的辐射Data在30MHZ-200MHZ的范围 基本是电子产品的开关电源供电系统的噪声来源。

其特点是工作频率从几十KHZ到几百KHZ,脉宽要保证一定的宽度;那其上升沿和下降沿进行变换时就要关注其谐波频率范围了。其特点是测试Data为包络性数据;如下:

电子产品及设备开关电源系统EMI各个频段对应的频段测试数据技巧分析:

A.F1频段30MHZ-50MHZ如果系统使用FLY架构;有的系统还有PFC设计。

1.变压器的漏感和开关MOS的寄生电容谐振产生;

2.开关mos的采样走线电感与开关管VDS的输出电容的谐振。

有PFC电路设计跟此分析类同。

B.F2频段50MHZ-200MHZ基本为开关变压器辐射和电源输出整流二极管的反向恢复特性影响。

C.F3频段200MHZ-1GHZ;基本为高速数字电路,时钟电路&RAM/CPU/MCU工作时共模路径影响。

电子产品&设备:对于使用开关电源的系统:如果噪声频谱为包络性数据且测试的辐射Data如下:

电子产品及设备开关电源系统EMI各个频段对应的频段Data技巧分析:

A.30MHZ相当于3-5uH的漏感 与 6-10PF的开关管的结电容的谐振;

B.30MHZ-50MHZ关键PCB环路设计:相当于20-30nH的走线电感与开关管VDS的输出电容500PF-900PF的谐振;

C.PCB环路的设计;30MHZ-60MHZ相当于40-90nH的走线电感与开关管VDS的输出电容100PF-620PF的谐振;

100MHZ相当于10-15nH的寄生及走线电感与输出整流二极管的结电容100PF-200PF的谐振。

D. F3频段200MHZ-1GHZ;基本为高速数字电路,时钟电路&RAM/CPU/MCU工作时共模路径影响,如系统没有高速的数字电路则测试Data基本无噪声谐波。

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