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【原創】PSR原邊反饋開關電源之EMC設計技巧

上圖:

 

先談談PCB LAYOUT注意點:

大家都知道,EMC對地線走線畢竟有講究,針對PSR的初級地線,可以分為4個地線,如圖中所標示的三角地符號。

這4個地線需采用“一點接地”的布局。

1. C8的地線為電源輸入第。

2. R5的地為功率地。

3. C2的地為小信號地。

4. 變壓器PIN3的地為屏蔽地。

這4個地的交接點為C8的負端,即:

輸入電壓經整流橋后過C1到C8地,

R5和變壓器PIN3的地分別采用單獨連線直接引致C8負端相連,連線盡量短;R5地線因考慮到壓降和干擾應盡量寬些。

C5,R10,U1 PIN7和PIN8地線匯集致C2負端再連接于C8負端。

若為雙面板,以上4條地線盡量不要采用過孔連接,不得以可以采用多個過孔陣列以減小過孔壓降。

以上地線布局恰當,產品的共模干擾會很小。

因PSR線路負載時工作在PFM狀態下的DCM模式,DI/DT的增大和頻率的提升,所以較難處理的是傳導150K~5M差模干擾。

就依圖從左到右針對有影響EMC的元件進行逐個分析。

1. 保險絲

將保險絲換用保險電阻理論上來講對產品效率是有負面影響的,但實際表現并不明顯,

所以保險絲可以采用10/1W的保險電阻來降低150K附近的差模干擾,對通過5級能耗并無太大影響,且成本也有所降低。

2. C1,L2,C8

PSR工作在DCM模式,相對而言其輸入峰值電流會大很多,所以輸入濾波很重要。

峰值電流的增大會導致低壓輸入時母線電壓較低,且C8的溫升也會增加;

為了提高母線電壓和降低C8的溫升,需提高C1的容量和使用LOW ESR的C1和C8。

因為提高C1的容量后,C1和C8的工作電壓會上升,在輸出功率不變的情況下,輸入的峰值電流就會降低。

因L2的作用,實際表現為增加C1的容量比增加C8的容量抑制EMC會更有效。

一般取C1為6.8uF,C8為4.7uF效果較好,若受空間限制,采用8.2u與3.3u也比采用2個2.7u的EMC抑制效果好。

L2一般從成本考慮采用色環電感,因色環電感的功率有限,電感量太大會嚴重影響效率,一般取330u~2mH,

2mH是效率影響開始變得明顯,330u對差模干擾的作用不夠分量,為了使效率影響最低且對差模干擾抑制較佳,建議采用1mH。

因為“一點接地”的布局匯集點在C8的負端,在C8負端輸入電流的方向是經過C1和BD1流回輸入端,根據傳導測試的原理,這樣產生消極影響,所以需在C1與C8的地線上作處理,有空間的可以再中間增加磁珠跳線,空間受限可以采用PCB layout曲線來實現,雖然效果會弱些,但相比直線連接會改善不少。

3. R6,D2,R2,C4

RCD吸收對EMC的影響大家都應該已經了解,這里主要說下R6與D2對EMC的影響。

R6的加入和D2采用恢復時間較慢的1N4007對空間輻射有一定的負作用,但對傳導有益。

所以在整改EMC時此處的修改對空間輻射與傳導的取舍還得引起注意。

4. R5

R5既為電流檢測點也是限功率設置點。

所以R5的取值會影響峰值電流也會影響OPP保護點。

建議在OPP滿足的情況下盡量取大些。

一般不低于2R,建議取2.2R。

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PSR原邊反饋開關電源設計之一——變壓器設計

PSR原邊反饋開關電源設計之二——電路設計 

全部回復(251)
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2011-04-24 14:24

5. R4,R10,D3,R3,C2

在前部分有提到VCC電壓的升高對EMC有惡性影響。

因IC內部的檢測有采用積分電路,所以當VCC電壓設置過高,就需要更長的積分時間,在周期不變的情況下,TON的時間就會增加,輸出功率不變的情況下MOS的峰值電流就會增加,在RCD和D4的吸收R7,C11上的峰值都會增加,且D3,R3,C2也對VCC有下拉和吸收作用,會使輸出電壓的過沖加劇,同時影響延時檢測的開啟時間。

這一系列的變化對EMC的影響是不可忽視的。

根據經驗,結合變壓器漏感考慮,VCC電壓在滿載事最大值不宜超過19V,所以為使空載時VCC不至于太低導致蕩機,建議VCC電壓設計在15V,變壓器漏感最大不宜超過15%.

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2011-04-24 14:30
@javike
5.R4,R10,D3,R3,C2在前部分有提到VCC電壓的升高對EMC有惡性影響。因IC內部的檢測有采用積分電路,所以當VCC電壓設置過高,就需要更長的積分時間,在周期不變的情況下,TON的時間就會增加,輸出功率不變的情況下MOS的峰值電流就會增加,在RCD和D4的吸收R7,C11上的峰值都會增加,且D3,R3,C2也對VCC有下拉和吸收作用,會使輸出電壓的過沖加劇,同時影響延時檢測的開啟時間。這一系列的變化對EMC的影響是不可忽視的。根據經驗,結合變壓器漏感考慮,VCC電壓在滿載事最大值不宜超過19V,所以為使空載時VCC不至于太低導致蕩機,建議VCC電壓設計在15V,變壓器漏感最大不宜超過15%.

6. C5

C5是IC內部延時檢測補償設置端。

C5的取值大了會導致電壓檢測的周期加長,小了會導致電壓檢測的周期變短。

檢測周期的變化會影響電壓的采樣率,也就會影響整個產品各處的電流紋波,對EMC也會造成一定影響,一般選取0.01~0.1uF

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2011-04-24 14:36
@javike
6.C5C5是IC內部延時檢測補償設置端。C5的取值大了會導致電壓檢測的周期加長,小了會導致電壓檢測的周期變短。檢測周期的變化會影響電壓的采樣率,也就會影響整個產品各處的電流紋波,對EMC也會造成一定影響,一般選取0.01~0.1uF

7. C3,C7

前面有提到C3和C7的容量取值對輸出電壓過沖的抑制作用和維持產品的穩定性。

但C3,C7的容量也不是越大越好,他會對EMC起消極作用。

C3,C7容量的加大同樣會導致上面第5點講到的峰值電流加大,所以不能盲目選擇。

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2011-04-24 14:41
@javike
7.C3,C7前面有提到C3和C7的容量取值對輸出電壓過沖的抑制作用和維持產品的穩定性。但C3,C7的容量也不是越大越好,他會對EMC起消極作用。C3,C7容量的加大同樣會導致上面第5點講到的峰值電流加大,所以不能盲目選擇。

本人對PSR原邊反饋控制開關電源的設計和調試經驗講解到此就告一段落了。

希望能給大家的實際設計帶來幫助。

也別忘了頂頂帖。

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luoshen
LV.6
6
2011-04-24 16:49
@javike
本人對PSR原邊反饋控制開關電源的設計和調試經驗講解到此就告一段落了。希望能給大家的實際設計帶來幫助。也別忘了頂頂帖。[圖片]
團長,這三篇文章是你自己調試過程的新的體會?
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2011-04-24 17:19
@luoshen
團長,這三篇文章是你自己調試過程的新的體會?

不是新體會,是經驗。

是我使用PSR IC近3年的總結。

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2011-04-24 21:42
支持一下,最近爆發啦,原創帖不斷呀!
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2011-04-24 22:01
@高等數學
支持一下,最近爆發啦,原創帖不斷呀![圖片]
給高旅長見笑了。
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fengxunshi
LV.5
10
2011-04-24 22:04
@javike
給高旅長見笑了。[圖片]

頂帖,先

看,再,

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ccps
LV.7
11
2011-04-24 23:12
@javike
不是新體會,是經驗。是我使用PSRIC近3年的總結。
好好學習,謝謝分享
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wuzhonggui
LV.9
12
2011-04-24 23:51
@fengxunshi
頂帖,先看,再,
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LV.1
13
2011-04-25 08:58
@javike
給高旅長見笑了。[圖片]

就是需要這些好貼出現。。。。。

樓主,辛苦了喲。。

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luoshen
LV.6
14
2011-04-25 11:34
@javike
不是新體會,是經驗。是我使用PSRIC近3年的總結。

好東西,需要好好研究下.

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lianghongce
LV.5
15
2011-04-25 13:25
@javike
5.R4,R10,D3,R3,C2在前部分有提到VCC電壓的升高對EMC有惡性影響。因IC內部的檢測有采用積分電路,所以當VCC電壓設置過高,就需要更長的積分時間,在周期不變的情況下,TON的時間就會增加,輸出功率不變的情況下MOS的峰值電流就會增加,在RCD和D4的吸收R7,C11上的峰值都會增加,且D3,R3,C2也對VCC有下拉和吸收作用,會使輸出電壓的過沖加劇,同時影響延時檢測的開啟時間。這一系列的變化對EMC的影響是不可忽視的。根據經驗,結合變壓器漏感考慮,VCC電壓在滿載事最大值不宜超過19V,所以為使空載時VCC不至于太低導致蕩機,建議VCC電壓設計在15V,變壓器漏感最大不宜超過15%.
兄弟漏感這么大啊?15%?
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2011-04-25 13:26
@lianghongce
兄弟漏感這么大啊?15%?

是不超過15%,上限。

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lianghongce
LV.5
17
2011-04-25 13:27
@
就是需要這些好貼出現。。。。。樓主,辛苦了喲。。
樓主在第二貼中的漏感這么大啊?你確定嗎?
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2011-04-25 13:31
@lianghongce
樓主在第二貼中的漏感這么大啊?你確定嗎?

15%是上限。

當然,忘了說頻率,是1KHz時。

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LV.1
19
2011-04-25 14:47

貼很不錯啊

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madongjie
LV.3
20
2011-04-25 19:59
@
貼很不錯啊

學習了

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孤鴻影
LV.6
21
2011-04-25 21:45

講得很詳細。學習了.....

頂一個

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2011-04-26 09:55

團長,這段我也在用PSR調試5W及10W的Adapter。關于布線地的處理,我一開始也是按照這種說法,單點接地。卻發現輸出電壓的穩定行不是很好。無奈之下就用成IC的小信號地和變壓器屏蔽地接到一起引到C8 。IC功率地直接引到C8 。如此以來就OK了!呵呵

 

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wanwehua
LV.6
23
2011-04-26 12:10
繼續頂!!!
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2011-04-26 13:20
@lizhangxi2015
團長,這段我也在用PSR調試5W及10W的Adapter。關于布線地的處理,我一開始也是按照這種說法,單點接地。卻發現輸出電壓的穩定行不是很好。無奈之下就用成IC的小信號地和變壓器屏蔽地接到一起引到C8。IC功率地直接引到C8。如此以來就OK了!呵呵 

輸出電壓不穩定?能上你的LAYOUT圖地線部分看下嗎?

地線一般走線阻抗不是很大應該不會導致電壓不穩定的

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2011-04-26 14:32
@javike
輸出電壓不穩定?能上你的LAYOUT圖地線部分看下嗎?地線一般走線阻抗不是很大應該不會導致電壓不穩定的

 

圖片見上面。還請兄臺分析下

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szg001
LV.5
26
2011-04-26 15:41
@wanwehua
繼續頂!!!
,學習,支持,
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2011-04-26 16:09
@lizhangxi2015
 圖片見上面。還請兄臺分析下
輸出電壓不穩定時是怎樣接的?圖中的不是一點接地哦
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2011-04-26 22:39
得好好學習下,頂一個
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ygf816
LV.5
29
2011-04-26 22:45
@javike
本人對PSR原邊反饋控制開關電源的設計和調試經驗講解到此就告一段落了。希望能給大家的實際設計帶來幫助。也別忘了頂頂帖。[圖片]

好帖

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川野
LV.7
30
2011-04-26 22:49

先頂一下,留個記號以后慢慢再學習。

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2011-04-26 22:52
@川野
先頂一下,留個記號以后慢慢再學習。

哎呀,把川野兄也吸引進來了。

怎么川野兄研究逆變對這個也不落下。

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