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杜佐兵
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EMC設計-PFC BOOST升壓系統的30-50MHZ的EMI問題

我前面講過EMI輸入濾波器的設計;對于>75w有PFC的設計;我有很多客戶經常碰到30MHZ-50MHZ的EMI設計問題;

通過分析AC輸入端增加PFC升壓電感電路-30MHZ-50MHZ/EMI優化設計分析如下圖;

我先分析系統的騷擾源的情況:

差模騷擾的產生主要是由于開關管工作在開關狀態,當開關管開通時流過電源線的電流線性上升,開關管關斷時電流突變為零.因此,流過電源線的電流為高頻的三角脈動電流,含有豐富的高頻諧波分量,隨著頻率的升高,該諧波分量的幅度越來越小,因此差模騷擾隨頻率的升高而降低;

共模騷擾的產生主要原因是電源與大地(保護地)之間存在分布電容,電路中方波電壓的高頻諧波分量通過分布電容傳入大地,與電源線構成回路,產生共模騷擾。

進行原理圖的重要分布參數的等效分析:

L、N為電源輸入,C1、C2、C3、C4、C5、LCL1、LCL2組成輸入EMI濾波器,DB1為整流橋,VT2為PFC開關管,開關管安裝在散熱器上時,開關管的D極與散熱器相連,與散熱器之間形成一個耦合電容C7,VT2工作在開關狀態,其D極的電壓為高頻方波,方波的頻率為開關管的開關頻率,方波中的各次諧波就會通過耦合電容、L、N電源線構成回路,產生共模騷擾。

電源與大地的分布電容比較分散,其它的分布參數我先不作分析;

從圖來看,VT2的D極與散熱器之間耦合電容的作用最大,從BD1到電感L3之間的電壓為100Hz,而從L3到VD1和VT2的D極之間的連線的電壓均為方波電壓,含有大量的高次諧波。其次L3的影響也比較大,但L3與機殼的距離比較遠,分布電容比開關管和散熱器之間的耦合電容小得多,

因此,我們主要考慮開關管與散熱器之間的耦合電容=C7。

解決PFC的30MHZ-50MHZ輻射騷擾的問題方法如下:

增加一個高頻電容C8,接在開關管散熱器與輸出地之間,該電容與散熱器的連接處離開關管越近越好,該電容選用安規電容,容量在470PF到0.01μF之間,太大會使電源的漏電流超標,經過電容C7耦合到散熱器上的騷擾信號經過C8衰減,衰減的系數為:

由于C8比C7大的多,上式可以簡化為:C7/C8 

進行理論計算:

注意:C7為 PFC開關MOS與散熱器的耦合電容;計算數據我們可以進行估算:假設C7為30PF,C8為470PF,則向外發射的騷擾信號被衰減了15.7倍,近25dB。

我的實踐測試數據是:通過增加這個C8-Y電容后,測試效果很明顯

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