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汽车电子设计—开关电源频率与EMC 吸波导热材料关系

Time:2022-01-05Number:761

谈到开关电源的EMC大多数人可能首先想到加滤波器件、吸收电路、优化layout等措施。但是在汽车电子设计中是可以从开关电源的频率去设计和考虑的。那么开关电源频率如何选呢?


1、首先来看一个经典的傅里叶变换的式子:
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对应到我们的设计中,F(t)是开关电源的开关频率与时间的函数,图1左为开关电源的开关频率的时域波形,图1右对应的频域波形。我们可以发现时域的开关频率不变,但对应到频域中却在各个频率点上都有不同的幅值。
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图1. 傅里叶变换的时域与频域对应关系
 
因为周期性方波里面的谐波是最丰富的,将周期性方波的傅里叶级数分解,详细见下式子,可以看出方波是由周期性的正弦或余弦基波再加上多次谐波组成的,基波能量[敏感词],而后依次递减,而且无穷无尽。
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2、分析完波形之后,那么如何对应到我们的设计呢?我们工程设计人员讲究的是学以致用。图2是一张某产品GB18655的辐射发射测试结果图。我们可以发现标准有部分限值是空白的,这部分是标准不要求的(重点哈)!
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图2. 某产品GB18655 发射发射测试结果图
 
从[敏感词]部分我们可以得出的结论是基波的幅值是[敏感词]的,那么我们设计时就需要把能量[敏感词]的基波频率选取在标准空白的地方,即在0.3M-0.53M、1.8M-5.9M之间。这是效果[敏感词]频率选择方法,[敏感词]步做对之后,剩下的就迎刃而解了。在其他的标准里也可采取同样的方法避开限值低的地方。(完)
EMC整改小技巧:
一、差模干扰与共模干扰
差模干扰:存在于L-N线之间,电流从L进入,流过整流二极管正极,再流经负载,通过热地,到整流二极管,再回到N,在这条通路上,有高速开关的大功率器件,有反向恢复时间极短的二极管,这些器件产生的高频干扰,都会从整条回路流过,从而被接收机检测到,导致传导超标。
共模干扰:共模干扰是因为大地与设备电缆之间存在寄生电容,高频干扰噪声会通过该寄生电容,在大地与电缆之间产生共模电流,从而导致共模干扰。
下图为差模干扰引起的传导FALL数据,该测试数据前端超标,为差模干扰引起:
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下图为开关电源EMI原理部分:
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图中CX2001为安规薄膜电容(当电容被击穿或损坏时,表现为开路)其跨在L线与N线之间,当L-N之间的电流,流经负载时,会将高频杂波带到回路当中。此时X电容的作用就是在负载与X电容之间形成一条回路,使的高频分流,在该回路中消耗掉,而不会进入市电,即通过电容的短路交流电让干扰有回路不串到外部。
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