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【原创】PSR原边反馈开关电源之EMC设计技巧

上图:

 

先谈谈PCB LAYOUT注意点:

大家都知道,EMC对地线走线毕竟有讲究,针对PSR的初级地线,可以分为4个地线,如图中所标示的三角地符号。

这4个地线需采用“一点接地”的布局。

1. C8的地线为电源输入第。

2. R5的地为功率地。

3. C2的地为小信号地。

4. 变压器PIN3的地为屏蔽地。

这4个地的交接点为C8的负端,即:

输入电压经整流桥后过C1到C8地,

R5和变压器PIN3的地分别采用单独连线直接引致C8负端相连,连线尽量短;R5地线因考虑到压降和干扰应尽量宽些。

C5,R10,U1 PIN7和PIN8地线汇集致C2负端再连接于C8负端。

若为双面板,以上4条地线尽量不要采用过孔连接,不得以可以采用多个过孔阵列以减小过孔压降。

以上地线布局恰当,产品的共模干扰会很小。

因PSR线路负载时工作在PFM状态下的DCM模式,DI/DT的增大和频率的提升,所以较难处理的是传导150K~5M差模干扰。

就依图从左到右针对有影响EMC的元件进行逐个分析。

1. 保险丝

将保险丝换用保险电阻理论上来讲对产品效率是有负面影响的,但实际表现并不明显,

所以保险丝可以采用10/1W的保险电阻来降低150K附近的差模干扰,对通过5级能耗并无太大影响,且成本也有所降低。

2. C1,L2,C8

PSR工作在DCM模式,相对而言其输入峰值电流会大很多,所以输入滤波很重要。

峰值电流的增大会导致低压输入时母线电压较低,且C8的温升也会增加;

为了提高母线电压和降低C8的温升,需提高C1的容量和使用LOW ESR的C1和C8。

因为提高C1的容量后,C1和C8的工作电压会上升,在输出功率不变的情况下,输入的峰值电流就会降低。

因L2的作用,实际表现为增加C1的容量比增加C8的容量抑制EMC会更有效。

一般取C1为6.8uF,C8为4.7uF效果较好,若受空间限制,采用8.2u与3.3u也比采用2个2.7u的EMC抑制效果好。

L2一般从成本考虑采用色环电感,因色环电感的功率有限,电感量太大会严重影响效率,一般取330u~2mH,

2mH是效率影响开始变得明显,330u对差模干扰的作用不够分量,为了使效率影响最低且对差模干扰抑制较佳,建议采用1mH。

因为“一点接地”的布局汇集点在C8的负端,在C8负端输入电流的方向是经过C1和BD1流回输入端,根据传导测试的原理,这样产生消极影响,所以需在C1与C8的地线上作处理,有空间的可以再中间增加磁珠跳线,空间受限可以采用PCB layout曲线来实现,虽然效果会弱些,但相比直线连接会改善不少。

3. R6,D2,R2,C4

RCD吸收对EMC的影响大家都应该已经了解,这里主要说下R6与D2对EMC的影响。

R6的加入和D2采用恢复时间较慢的1N4007对空间辐射有一定的负作用,但对传导有益。

所以在整改EMC时此处的修改对空间辐射与传导的取舍还得引起注意。

4. R5

R5既为电流检测点也是限功率设置点。

所以R5的取值会影响峰值电流也会影响OPP保护点。

建议在OPP满足的情况下尽量取大些。

一般不低于2R,建议取2.2R。

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PSR原边反馈开关电源设计之一——变压器设计

PSR原边反馈开关电源设计之二——电路设计 

全部回复(251)
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2011-04-24 14:24

5. R4,R10,D3,R3,C2

在前部分有提到VCC电压的升高对EMC有恶性影响。

因IC内部的检测有采用积分电路,所以当VCC电压设置过高,就需要更长的积分时间,在周期不变的情况下,TON的时间就会增加,输出功率不变的情况下MOS的峰值电流就会增加,在RCD和D4的吸收R7,C11上的峰值都会增加,且D3,R3,C2也对VCC有下拉和吸收作用,会使输出电压的过冲加剧,同时影响延时检测的开启时间。

这一系列的变化对EMC的影响是不可忽视的。

根据经验,结合变压器漏感考虑,VCC电压在满载事最大值不宜超过19V,所以为使空载时VCC不至于太低导致荡机,建议VCC电压设计在15V,变压器漏感最大不宜超过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电压的升高对EMC有恶性影响。因IC内部的检测有采用积分电路,所以当VCC电压设置过高,就需要更长的积分时间,在周期不变的情况下,TON的时间就会增加,输出功率不变的情况下MOS的峰值电流就会增加,在RCD和D4的吸收R7,C11上的峰值都会增加,且D3,R3,C2也对VCC有下拉和吸收作用,会使输出电压的过冲加剧,同时影响延时检测的开启时间。这一系列的变化对EMC的影响是不可忽视的。根据经验,结合变压器漏感考虑,VCC电压在满载事最大值不宜超过19V,所以为使空载时VCC不至于太低导致荡机,建议VCC电压设计在15V,变压器漏感最大不宜超过15%.

6. C5

C5是IC内部延时检测补偿设置端。

C5的取值大了会导致电压检测的周期加长,小了会导致电压检测的周期变短。

检测周期的变化会影响电压的采样率,也就会影响整个产品各处的电流纹波,对EMC也会造成一定影响,一般选取0.01~0.1uF

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2011-04-24 14:36
@javike
6.C5C5是IC内部延时检测补偿设置端。C5的取值大了会导致电压检测的周期加长,小了会导致电压检测的周期变短。检测周期的变化会影响电压的采样率,也就会影响整个产品各处的电流纹波,对EMC也会造成一定影响,一般选取0.01~0.1uF

7. C3,C7

前面有提到C3和C7的容量取值对输出电压过冲的抑制作用和维持产品的稳定性。

但C3,C7的容量也不是越大越好,他会对EMC起消极作用。

C3,C7容量的加大同样会导致上面第5点讲到的峰值电流加大,所以不能盲目选择。

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2011-04-24 14:41
@javike
7.C3,C7前面有提到C3和C7的容量取值对输出电压过冲的抑制作用和维持产品的稳定性。但C3,C7的容量也不是越大越好,他会对EMC起消极作用。C3,C7容量的加大同样会导致上面第5点讲到的峰值电流加大,所以不能盲目选择。

本人对PSR原边反馈控制开关电源的设计和调试经验讲解到此就告一段落了。

希望能给大家的实际设计带来帮助。

也别忘了顶顶帖。

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luoshen
LV.6
6
2011-04-24 16:49
@javike
本人对PSR原边反馈控制开关电源的设计和调试经验讲解到此就告一段落了。希望能给大家的实际设计带来帮助。也别忘了顶顶帖。[图片]
团长,这三篇文章是你自己调试过程的新的体会?
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2011-04-24 17:19
@luoshen
团长,这三篇文章是你自己调试过程的新的体会?

不是新体会,是经验。

是我使用PSR IC近3年的总结。

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2011-04-24 21:42
支持一下,最近爆发啦,原创帖不断呀!
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2011-04-24 22:01
@高等数学
支持一下,最近爆发啦,原创帖不断呀![图片]
给高旅长见笑了。
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fengxunshi
LV.5
10
2011-04-24 22:04
@javike
给高旅长见笑了。[图片]

顶帖,先

看,再,

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ccps
LV.7
11
2011-04-24 23:12
@javike
不是新体会,是经验。是我使用PSRIC近3年的总结。
好好学习,谢谢分享
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wuzhonggui
LV.9
12
2011-04-24 23:51
@fengxunshi
顶帖,先看,再,
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LV.1
13
2011-04-25 08:58
@javike
给高旅长见笑了。[图片]

就是需要这些好贴出现。。。。。

楼主,辛苦了哟。。

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luoshen
LV.6
14
2011-04-25 11:34
@javike
不是新体会,是经验。是我使用PSRIC近3年的总结。

好东西,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电压的升高对EMC有恶性影响。因IC内部的检测有采用积分电路,所以当VCC电压设置过高,就需要更长的积分时间,在周期不变的情况下,TON的时间就会增加,输出功率不变的情况下MOS的峰值电流就会增加,在RCD和D4的吸收R7,C11上的峰值都会增加,且D3,R3,C2也对VCC有下拉和吸收作用,会使输出电压的过冲加剧,同时影响延时检测的开启时间。这一系列的变化对EMC的影响是不可忽视的。根据经验,结合变压器漏感考虑,VCC电压在满载事最大值不宜超过19V,所以为使空载时VCC不至于太低导致荡机,建议VCC电压设计在15V,变压器漏感最大不宜超过15%.
兄弟漏感这么大啊?15%?
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2011-04-25 13:26
@lianghongce
兄弟漏感这么大啊?15%?

是不超过15%,上限。

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lianghongce
LV.5
17
2011-04-25 13:27
@
就是需要这些好贴出现。。。。。楼主,辛苦了哟。。
楼主在第二贴中的漏感这么大啊?你确定吗?
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2011-04-25 13:31
@lianghongce
楼主在第二贴中的漏感这么大啊?你确定吗?

15%是上限。

当然,忘了说频率,是1KHz时。

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

贴很不错啊

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madongjie
LV.3
20
2011-04-25 19:59
@
贴很不错啊

学习了

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孤鸿影
LV.6
21
2011-04-25 21:45

讲得很详细。学习了.....

顶一个

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2011-04-26 09:55

团长,这段我也在用PSR调试5W及10W的Adapter。关于布线地的处理,我一开始也是按照这种说法,单点接地。却发现输出电压的稳定行不是很好。无奈之下就用成IC的小信号地和变压器屏蔽地接到一起引到C8 。IC功率地直接引到C8 。如此以来就OK了!呵呵

 

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wanwehua
LV.6
23
2011-04-26 12:10
继续顶!!!
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2011-04-26 13:20
@lizhangxi2015
团长,这段我也在用PSR调试5W及10W的Adapter。关于布线地的处理,我一开始也是按照这种说法,单点接地。却发现输出电压的稳定行不是很好。无奈之下就用成IC的小信号地和变压器屏蔽地接到一起引到C8。IC功率地直接引到C8。如此以来就OK了!呵呵 

输出电压不稳定?能上你的LAYOUT图地线部分看下吗?

地线一般走线阻抗不是很大应该不会导致电压不稳定的

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2011-04-26 14:32
@javike
输出电压不稳定?能上你的LAYOUT图地线部分看下吗?地线一般走线阻抗不是很大应该不会导致电压不稳定的

 

图片见上面。还请兄台分析下

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szg001
LV.5
26
2011-04-26 15:41
@wanwehua
继续顶!!!
,学习,支持,
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2011-04-26 16:09
@lizhangxi2015
 图片见上面。还请兄台分析下
输出电压不稳定时是怎样接的?图中的不是一点接地哦
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2011-04-26 22:39
得好好学习下,顶一个
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ygf816
LV.5
29
2011-04-26 22:45
@javike
本人对PSR原边反馈控制开关电源的设计和调试经验讲解到此就告一段落了。希望能给大家的实际设计带来帮助。也别忘了顶顶帖。[图片]

好帖

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川野
LV.7
30
2011-04-26 22:49

先顶一下,留个记号以后慢慢再学习。

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2011-04-26 22:52
@川野
先顶一下,留个记号以后慢慢再学习。

哎呀,把川野兄也吸引进来了。

怎么川野兄研究逆变对这个也不落下。

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