杜佐兵
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EMC设计-PFC BOOST升压系统的30-50MHZ的EMI问题

我前面讲过EMI输入滤波器的设计;对于>75w有PFC的设计;我有很多客户经常碰到30MHZ-50MHZ的EMI设计问题;

通过分析AC输入端增加PFC升压电感电路-30MHZ-50MHZ/EMI优化设计分析如下图;

我先分析系统的骚扰源的情况:

差模骚扰的产生主要是由于开关管工作在开关状态,当开关管开通时流过电源线的电流线性上升,开关管关断时电流突变为零.因此,流过电源线的电流为高频的三角脉动电流,含有丰富的高频谐波分量,随着频率的升高,该谐波分量的幅度越来越小,因此差模骚扰随频率的升高而降低;

共模骚扰的产生主要原因是电源与大地(保护地)之间存在分布电容,电路中方波电压的高频谐波分量通过分布电容传入大地,与电源线构成回路,产生共模骚扰。

进行原理图的重要分布参数的等效分析:

L、N为电源输入,C1、C2、C3、C4、C5、LCL1、LCL2组成输入EMI滤波器,DB1为整流桥,VT2为PFC开关管,开关管安装在散热器上时,开关管的D极与散热器相连,与散热器之间形成一个耦合电容C7,VT2工作在开关状态,其D极的电压为高频方波,方波的频率为开关管的开关频率,方波中的各次谐波就会通过耦合电容、L、N电源线构成回路,产生共模骚扰。

电源与大地的分布电容比较分散,其它的分布参数我先不作分析;

从图来看,VT2的D极与散热器之间耦合电容的作用最大,从BD1到电感L3之间的电压为100Hz,而从L3到VD1和VT2的D极之间的连线的电压均为方波电压,含有大量的高次谐波。其次L3的影响也比较大,但L3与机壳的距离比较远,分布电容比开关管和散热器之间的耦合电容小得多,

因此,我们主要考虑开关管与散热器之间的耦合电容=C7。

解决PFC的30MHZ-50MHZ辐射骚扰的问题方法如下:

增加一个高频电容C8,接在开关管散热器与输出地之间,该电容与散热器的连接处离开关管越近越好,该电容选用安规电容,容量在470PF到0.01μF之间,太大会使电源的漏电流超标,经过电容C7耦合到散热器上的骚扰信号经过C8衰减,衰减的系数为:

由于C8比C7大的多,上式可以简化为:C7/C8 

进行理论计算:

注意:C7为 PFC开关MOS与散热器的耦合电容;计算数据我们可以进行估算:假设C7为30PF,C8为470PF,则向外发射的骚扰信号被衰减了15.7倍,近25dB。

我的实践测试数据是:通过增加这个C8-Y电容后,测试效果很明显

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