DC/DC開關電源由于其效率高、體積小等優點是現代電子產品設計中不可或缺的一環,其重要性不言而喻。由于設計上采用的開關型器件會導致出現快速的電壓變化率和電流變化率,產品在電磁兼容性的測試上容易出現問題并使得開發周期變長,影響產品上市時間,對于應用環境比較復雜的工業類產品此問題顯得尤為突出。
本文將從干擾源、元器件、濾波器以及布局等幾個方面對DC/DC開關電源設計提出相關的注意事項,幫助工程師們了解如何設計出符合電磁兼容性的DC/DC開關電源。
一、 了解DC/DC開關電源中噪聲源
要處理DC/DC開關電源產生的電磁兼容問題,首先需要對電源產生的噪聲源進行分析,找到造成輻射發射和傳導發射超標的源頭。在使用開關電源的情況下,除去開關頻率及其諧波造成的干擾外,暗室測量中還會顯示30 MHz至400 MHz的寬帶干擾頻譜,原因之一是開關管陡峭的開關沿,例如MOSFET輸出電容CDS、結電容和反向恢復肖特基二極管的寄生電容和導體走線的寄生電感共同導致高頻LC振蕩電路。下圖所示為造成輻射發射和傳導發射的噪聲源。
型號:10M04DAU324C8G FPGA - 現場可編程門陣列
產品屬性 屬性值 選擇屬性
制造商: Altera
產品種類: FPGA - 現場可編程門陣列
RoHS: 詳細信息
系列: MAX 10 10M04
邏輯元件數量: 4000 LE
自適應邏輯模塊 - ALM: -
嵌入式內存: 189 kbit
輸入/輸出端數量: 246 I/O
電源電壓-最小: 1.15 V
電源電壓-最大: 1.25 V
最小工作溫度: 0 C
最大工作溫度: + 85 C
數據速率: -
收發器數量: -
安裝風格: SMD/SMT
封裝 / 箱體: UBGA-324
封裝: Tray
商標: Altera
最大工作頻率: 450 MHz
濕度敏感性: Yes
邏輯數組塊數量——LAB: 250 LAB
工作電源電壓: 1.2 V
產品類型: FPGA - Field Programmable Gate Array
119
子類別: Programmable Logic ICs
商標名: MAX
為降低DC/DC開關電源造成的傳導發射及輻射發射等電磁兼容性問題概率,對于開關電源而言從器件布局布線的角度來減小環路面積以及保證濾波器的性能發揮至關重要。通常這些措施包含但不限于:
1. 將關鍵環路涉及的器件盡量擺放在一起從而減小環路面積;
2. 針對高頻濾波的陶瓷電容盡量放置在開關管或IC等產生快速的電壓變化率和電壓變化率的地方;
3. 通過短而粗的走線來減小走線寄生感抗,特別是接地線的處理;
4. 通過加入多個過孔來減小其寄生電感;
5. 合理連接信號地和功率地,通過單點連接能夠保證信號地盡量少得被功率地干擾;
6. 對于表層大面積覆銅需要合理使用以免形成不必要的天線;
7. 布置輸入和輸出濾波器電路時,盡可能消除與電路主要部分的容性和感性耦合;
8. 濾波器電路下面沒有覆銅,如有中間層也是如此處理,從而避免高頻噪聲的耦合;
9. 設計LCL的T型濾波器時,盡可能消除三個器件內不必要的容性和感性耦合。
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