【经验】电源适配器的辐射发射分析及解决方法
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电源适配器是小型便携式电子设备及电子电器的供电电源变换设备,一般由外壳、变压器、电感、电容、控制IC、PCB板等元器件组成,它的工作原理由交流输入转换为直流输出;按连接方式可分为插墙式和桌面式。广泛配套于安防摄像头,机顶盒,路由器,灯条,按摩仪等设备中。适配器本质上就是一个开关电源,因此EMC问题也越来越受到大家关注,接下来重点分析辐射干扰产生的原因和处理措施。
辐射干扰产生及解决方法
辐射干扰的测试包括电场发射和磁场发射,电场发射由du/dt产生, 磁场发射由di/dt产生。注意:空间电容是电场发射的通道,共模电流可以产生相当大的电场发射。
(一)电场发射
图1:电场发射
1、电场发射主要产生于以下部分:(1)初级和次级电压变化,其中初级绕组电压变化的幅值大,对于电场发射起主导作用。(2)磁芯也是一个电场发射源。
2、解决方法在系统的PCB底层铺铜皮或额处加一块铜皮或单面板,可以有效的减小电场发射和共模电流。
图2:减少电场发射
(二)磁场发射
1、磁场发射分析一高di/dt 的环路通过环路的寄生电感产生磁场发射,次级侧的电流变化幅值大,对于磁场发射的起主导作用。磁场发射形成的方向见图27所示,方向符合右手定则。
图3:磁场发射
解决方法:高di/dt环路的寄生电感随环路面积增大而增大,因此磁场发射对于PCB的设计非常关键。次级侧的电流环面积要尽量的小,布线要尽量的短粗。
2、磁场发射分析二, 变压器的杂散磁场也是一个磁场发射源,其主要由变压器的气隙产生。E型磁芯在两侧开气隙时杂散磁场大,在中心柱开气隙时杂散的磁场小。
图4:输出线发射
解决方法:在变压器的最外面包裹铜皮,铜皮两端短接,用导线连接到冷点,可以减小杂散的磁场。因为杂散磁场在铜皮中产生涡流,涡流反过来产生磁场阻碍变压器杂散磁通的外泄。输出棒状及鼓状的差模电感如同一个天线产生大的磁场发射。使用前述的相关的缓冲吸引电路可以减小相应的磁场发射。
(三)电缆的天线效应
1、产生模型充电器要带长的输出线进行测试,长的输出电缆也如同一个天线,并将共模电流放大,从而形成较大的共模电场辐射。
图5:线缆的天线效应
2、解决方法可以通过改变变压器的结构进行抑止,最好增加输出共模电感。才能有效的减小在30~50M间的电场发射。
共模电感设计:
图6:共模电感
(1)当有共模成分流过共模电感时,根据右手定则,会在两个线圈形成方向相同的磁场,相互加强,相当于对共模信号存在较高的感抗;
(2)当有差模成分流过共模电感时,根据右手定则,会在两个线圈形成方向相反的磁场,相互抵消,相当于对差模信号存在较低的感抗。
对于电源适配器的空间辐射,本文分析产生原因及解决方法,希望对于大家设计和整改有所帮忙,提前考虑空间辐射,解决起来才能事半功倍!
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