电源适配器噪声问题和解决方法介绍
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电源适配器噪声产生原因
传导干扰概念:传导干扰主要评估输入和输出线上流过的干扰噪声。待测试的设备EUT通过阻抗匹配网络LISN 连接到干净的交流电源上。
(一)LISN的作用如下
1.隔离待测试设备EUT和交流输入电源,滤除由输入电源线引入的噪声及干扰。
2.EUT产生的干扰噪声依次通过LISN内部的高通滤波器和50 ?电阻,在50 ?电阻上得到相应的信号值送到接收机进行分析。
(二)测试原理分析
传导干扰来源于差模电流噪声和共模电流噪声,这两种类型的噪声干扰如下图所示:
图2: 差模电流和共模电流
1.差模电流在两根输入电源线间反方向流动,两者相互构成电流回路,即一根作为差模电流的源线,一根作为差模电流的回线。
2.共模电流在两根输入电源线上同方向流动,它们分别与大地构成电流回路,即同时作为共模电流的源线或回线。
电源适配器噪声产生原因及解决方法
(一)共模电流
1.共模电流产生原因
共模电流在输入及输出线与大地间流动,其产生主要是功率器件高频工作时产生的电压的瞬态的变化。
共模电流的产生主要有下面几部分:
① 通过MOSFET源级到大地的电容Cde。如果改进IC的设计,如对于单芯片电源芯片,将MOSFET源极连接到芯片基体用于散热,而不是用漏极进行散热,这样可以减小漏极对大地的寄生电容。
PCB布线时减小漏极区铜皮的面积可减小漏极对大地的寄生电容,但要注意保证芯片的温度满足设计的要求。
②通过Cm 和Cme产生共模电流。
③ 通过Ca 和 Cme产生共模电流。
④ 通过Ct 和Coe产生共模电流。
⑤ 通过Cs 和Coe产生共模电流,这部分在共模电流中占主导作用。
减小漏极电压的变化幅值及变化率可减小共模电流,如降低反射电压,加大漏源极电容,但这样会使MOSFET承受大的电流应力,其温度将增加,同时加大漏源极电容产生更大的磁场发射。
图3: 共模电流产生
2.解决方法
(1)增加Y电容
图4: Y电容作用
电压如果系统加了Y电容,由图4所示, 通过Cs的大部分的共模电流被Y 电容旁路,返回到初级的地,因为Y电容的值大于Coe。
Y电容必须直接并用尽量短的直线连接到初级和次级的冷点。作为一个规则,如果开通MOSFET的dV/dt大于关断时的值,Y电容连接到初级的地。反之连接到Vin。
强调:电压没有变化的点称为静点或冷点,电压变化的点称为动点或热点。初级的地和Vin都是冷点,对于辅助绕组和输出绕组,冷点可以通过二极管的位置进行调整。
图5中,A,Vcc,Vin和Vo为冷点,D,F和G 为热点。
图5: 冷点位置
(2)改变变压器的结构
去除Y电容无法有效的旁路共模电流,导到共模电流噪声过大,无法通过测试标准,设计的方法是改进变压器的结构。一般的法加利屏蔽方法不能使设备在无Y电容的情况下通过EMI的测试。
由于MOSFET的漏极端的电压变化幅值大,主要针对这个部位进行设计。永远注意:电压的变化是产生差模及共模电流的主要原因,寄生电容是其流动的通道。