今世电力电子体例平日正在开闭形式下事业,爆发了较大的电磁滋扰(EMI),EMI题目无间是电力电子工程师头疼的题目,管理EMI题目是一项既难题又耗时的事业,本文将先容EMI是奈何爆发、撒布以及奈何优化管理。
电磁兼容性(EMC)是指设置或体例正在电磁处境中切合条件运转并错误其处境中的任何设置爆发无法容忍的电磁滋扰才智,电磁兼容(EMC)包蕴电磁滋扰(EMI)和电磁抗扰度(EMS)。其包蕴的测试项目如图1所示。
B类限限制比A类束缚低10dB,即发射振幅之比约为1:3(20×log(3)≈10dB)。商场贩卖的产物还必要满意少许紧急的安规轨范。正在很众邦度,电磁兼容轨范和安规轨范联合用一个区域认证记号来外现,如CE记号即欧洲认证记号,CCC记号即中邦强制认证记号。该记号外现产物切合电磁兼容轨范和安规轨范。
汗青上一般采纳的邦际电磁滋扰轨范是CISPR-22,美邦的电磁滋扰轨范是FCC,CISPR-22与FCC有所分歧,但平常来说借使电源切合CISPR-22轨范,那么它也切合FCC轨范。总之CISPR-22轨范仍旧成为全全邦都遵循的根本轨范。汽车上的电磁滋扰轨范是CISPR-25,相对CISPR22来说CISPR-25轨范束缚值更低而且特殊对FM频段做了很苛的束缚条件。整体传导测试束缚条件如图2所示。
如图3所示电磁滋扰的辐射测试一般采用天线吸取法测试,比拟于CISPR22来说CISPR25特殊加添了150KHz ~ 30MHz的辐射测试,这一面测试频段笼盖了DCDC的事业频率限度,是辐射测试的难点。其它CISPR-25辐射测试采用1M法天线隔断更近,测试吸取的信号更强。
对待设置来说DCDC开闭电源是最常睹的噪声源,而平日又不易受滋扰,因而DCDC的EMC题目首要即是EMI题目。以Buck电源为例,DCDC芯片开闭进程中爆发电压和电流的蜕化,包蕴了较疾的di/dt和dv/dt噪声分量,其开闭噪声不但包蕴开闭次和倍几次率段的噪声,其它其开闭速率越低,高频噪声分量衰减越大。噪声分为差模噪声和共模噪声,差模噪声是LN线之间的电位差,共模噪声是待测零部件的LN线和参考地之间的电位差。DCDC电源EMI首要泉源于电流和电压跳变,通过共模和差模的形势耦合到吸取器上。
如图4所示是Buck开闭电源的噪声爆发和耦合旅途,从传导旅途来说开闭节点爆发的差模滋扰通过输入电容滤波后会直接传到输入端,共模滋扰通过开闭节点对地的耦合再通过LISN端检测到。从辐射的旅途来看首要是差模的功率电流回道爆发的,当然共模滋扰也会爆发一面辐射滋扰。因而正在打算电道时减小功率开闭电流回道对传导辐射滋扰有很大的助助。
既然有了上面临EMI爆发的出处分解,咱们就能够遵循如下几点对EMI举行优化:
EMI滤波器能够克制流经LISN的差模和共模电流,这正在传导测试中越发闭头,遵循对噪声的巨细的衰减比例能够估计出EMI滤波器的参数巨细。常睹的EMI滤波器参数如图5所示。
正在功率开闭回道中di/dt环道会爆发磁场,而且磁场强度与电流和环道面积成正比相闭。减小环道面积能大幅度减小对外辐射。如图6所示通过将输入电容C2亲昵芯片能够明显减小磁场辐射水准。
通盘的LC滤波器都是以电感下场,而且要远离DCDC的高频环道。防范电流环道的近场磁场效应对输入滤波器的影响。
如图7所示,对称电容打算能鲜明抵消磁场,借使电容集成到芯片内部的话对传导和辐射的高频滋扰都能起到极大的克制影响,MPS的MPQ4491M即是一款高度集成的车载充电芯片计划,内部集成了电容,具有优良的EMI职能。
环形电感的漏磁较大,体积也对照大,对大地也有对照大的耦合电容,因而其对外的辐射更大,如图8所示将环形电感替代为贴片电感后集体的EMI就会降落许众。