优化大功率 DC/DC 转换器的 EMC 和效率 第 2 部分

发布者:EE小广播最新更新时间:2022-07-26 来源: EEWORLD关键字:DC  转换器  EMC  效率 手机看文章 扫描二维码
随时随地手机看文章

优化大功率 DC/DC 转换器的 EMC 和效率 第 2 部分


在第 1 部分中,我们讲解了如何选择正确的电容器种类、功率电感器、开关频率以及半导体对 DC/DC 开关控制器的效率至关重要,并展示了开发指定规格的降压升压转换器的任务的例子。我们还探讨了如何选择最佳的电容器和电感器来创建与转换器相匹配的滤波器,从而实现非常低的电感和紧凑的布局。在第 2 部分中,我们将会介绍电路板布局和 EMC 需要考虑的因素、选择输入和输出滤波器元器件,以及使用热成像来验证功能电路。


布局指南


布局电路板时需要考虑到一些因素。例如,会导致高 ΔI/Δt 值的输入和输出回路应通过将滤波陶瓷电容器紧密放置在一起来保持紧凑。自举电路应紧凑且靠近开关稳压器 IC。需要使用宽带π型滤波器来解耦开关稳压器的内部电源。使用尽可能多的过孔以实现内部功率GND 层和电路板底层之间的低电感、低阻抗连接。虽然大面积的铜可以实现更佳的散热性能和更低的 RDC,但铜面积不宜太大,以免与相邻电路发生容性和感性耦合。


无滤波器的 EMC 测量(100W 输出功率)。


为满足大多数应用,转换器在传导(150kHz 至 30MHz)和辐射(30MHz 至 1GHz)范围内的干扰发射均应符合 B 类(家用)限制。除了插入损耗,还有很重要的一点是大电流应用需要电感元件具有尽可能低的 RDC,从而将效率和发热量保持在可接受的范围内。不幸的是,低 RDC 也意味着尺寸会更大。因此,选择在 RDC、阻抗和尺寸这几个因素之间取得平衡的最先进的元件尤为重要。WE-MPSB 系列和紧凑型设计的 WE-XHMI 系列都适用于这种情况。对于 10µF 以上的电容滤波元件,可以使用低成本的铝电解电容。由于滤波电感器能有效抑制电流变化,因此无需担心高纹波电流。因此,较大的 ESR 也没有关系,它会导致滤波器品质因素降低,从而防止不必要的谐振。滤波器所造成的额外损耗是由于电感器的欧姆损耗。


选择输入和输出滤波器元件


滤波器元件选择标准中最重要的一点是能实现从 150kHz 至 300MHz 的宽带干扰抑制,从而抑制传导和辐射 EMC。如果输入或输出使用较短的电缆或不使用电缆,则可以降低滤波程度。图 6 展示的是各个滤波器元件的有效频率范围。


 image.png

图6:滤波器元件的方框图,分别具有 3 个不同的频率范围。


  image.png

图7:PCB 顶视图,包括所有滤波器元件,符合 CISPR32 B 类标准


有滤波器的电路在 100W 输出功率 (Ta = 22°C) 时测得的温度和效率


使用热像仪测得元件最高温度低于 64℃(图 8),这意味着有足够的安全裕度来应对较高的环境温度,同时对元器件的压力也较小。效率也处于非常高的水平(降压模式:96.5%;升压模式:95.6%),特别是考虑到所有的滤波器元件都已计算在内。


  image.png

图8:顶部和底部测得的温度。


 image.png

图9:输入和输出带滤波器的电路测得的辐射干扰发射。可以在整个测量范围内跟限值(水平和垂直)保持足够的距离。


 image.png

图10:在输入端带滤波器的测量传导发射。平均值和准峰值在整个测量范围内均低于限值。


图 9 和图 10 展示的是安装滤波器后电路测量结果的改善。有滤波器之后,低频范围内的传导干扰辐射的峰值以及辐射干扰发射的完整测量曲线都低于要求的限值,并且有足够裕量。


总结


就算进行了非常仔细的布局并选择了合适的有源和无源元件,如果有额外的非常严格的规格要求(如长线缆、不能屏蔽等),那么没有滤波器就无法实现符合 B 类标准的大功率 DC/DC 转换器。不过,我们可以预期到并且提前布置合适的滤波器。得到的结果是一个灵活、高效、符合 B 类标准的 100W 降压升压转换器。为了让印制电路板更紧凑,两个滤波器可以旋转 90° 或布置在电路板的反面。REDEXPERT 和 LTSpice 等设计和仿真软件有助于快速且经济高效地达到预期设计目标。


作者:


Andreas Nadler,伍尔特电子现场应用工程师 FAE,appnotes@we-online.de, 电话:+49 7942 945 - 0


关键字:DC  转换器  EMC  效率 引用地址:优化大功率 DC/DC 转换器的 EMC 和效率 第 2 部分

上一篇:优化大功率 DC/DC 转换器的 EMC 和效率 第1部分
下一篇:飞宏新推出的65W 2C1A USB PD适配器采用Transphorm的氮化镓技术

推荐阅读最新更新时间:2024-11-10 10:59

重庆市经信委主任陈金山:ADC芯片设计全国领先
电子网消息,1月27日,重庆市五届人大一次会议举行首场记者会,以“推动高质量发展”为主题,邀请市经信委、市科委、两江新区管委会相关负责人进行了交流。会上,市经信委主任陈金山介绍,去年全年重庆战略性新兴制造业产值增长32.6%,全市规模企业研发投入280亿元,工业企业的研发投入强度达到1.05%。 陈金山介绍,去年全年重庆战略性新兴制造业产值增长32.6%。 实施百项战略性新兴产业项目推进计划,推动康宁玻璃基板、中光电触控显示等一批重点项目建成投产,集成电路提档升级,ADC芯片设计全国领先; 液晶显示基本形成玻璃基板到终端显示的全产业链;工业机器人初步形成研发、整机制造、系统集成、零部件配套、应用服务全产业体系。 物联网基本形成硬件
[半导体设计/制造]
2440 ADC触摸屏控制
s3c2440的ADC和触摸屏的流程图如上所示: 打开ADC中断INT_ADC,包括次级中断INT_ADC_S和INT_TC。 设置ADCCON寄存器的预分频使能和ADC的频率,ADC的频率不能大于2.5MHz,并且要小于GCLK的1/5,这里选1MHz,根据公式ADC freq=GCLK/(PRSCVL+1),GCLK为50MHz,得PRSCVL=49,转换时间为1/(1MHz/5)=5us。 设置ADCDLY寄存器配置采样和转换的延迟时间,若设为50000,表明采样延时时间=(1/X-tal)*50000=13.56ms,转换延迟时间=(1/GCLK)*50000=1ms。(在ADC转换前,延时时钟为X-tal(3.68M
[单片机]
2440 A<font color='red'>DC</font>触摸屏控制
开发者可从5月9日起申请抽签参加苹果WWDC 2022现场“特别活动”
开发者可以从5月9日开始申请参加6月6日的全球开发者大会亲身 特别活动 。苹果宣布WWDC将于2022年6月6日至6月10日举行,随着美国疫情趋缓,WWDC 2022的第一天有亲临现场的环节。这个只有开发者参加的特别活动是苹果公司自2020年COVID-19大流行以来举办的第一个亲临现场活动。 任何参与了苹果开发者计划或苹果开发者企业计划参与者都可以从5月9日开始申请参加。随机选择抽签将决定哪些申请人能够参加,这与以前的WWDC亲临活动很相似。 虽然WWDC的主题演讲和会议仍然是预先拍摄的数字活动,但苹果正在邀请开发者亲自参加这一特别活动。与会者将与苹果工程师和专家一起观看预先录制的主题演讲,并获得进入苹果总部全新打造的开发者
[手机便携]
一种RS232/RS485/RS422接口转换器说明
DM485系列转换器是标准RS232/RS485/RS422转换器,完成串口 RS232 与 RS485 / RS422之间的电气转换,可将最大通讯距离延长到1200米(4000英尺)。 DM485采用基本三线制方式:(TXD,RXD,GND),使用时无需任何软件驱动,产品采用工业级产品设计(适用温度范围-40℃~+85℃),内含静电释放保护,具有抗雷击功能,适用于各种工业、民用场合。 一、原理说明 RS232接口是一种用于近距离(最大30-60米)、慢速度、点对点通讯的通讯协议,在RS232中一个信号只用到一条信号线,采取与地电压参考的方式,因而在长距离传输后,发送端和接收端地电压有出入,容易造成通讯出错或速度降低。
[嵌入式]
S5PV210的电阻触摸屏&ADC控制器
一、ADC与触摸屏控制器结构框图 1、S5PV210一共支持10路模拟输入,分别为AIN0-AIN9.其中AIN0和AIN1是只做模拟输入的,AIN2-AIN9分别可以支持2个电阻式触摸屏,所以这个就是上个博客中电阻式触摸屏的 第一种接口,将电阻触摸板传感器直接与SoC控制器相连。所以4个模拟输入引脚负责一个电阻式触摸屏。 2、从上面可以看出来,整个控制器由多个部分组成。AD转换和触摸屏控制部分有2个附属单元。其中一个是反向控制AINn引脚的逻辑(图中的箭头),主要作用是在触摸屏获取坐标的过程中分时给xy方向供电和测量;第二个是中断产生部件,对于AIN1和AIN0来说,当AD转换完成之后就会通过INT_ADC0和INT_A
[单片机]
S5PV210的电阻触摸屏&A<font color='red'>DC</font>控制器
PLC、DCS、FCS三大控制系统的基本特点
  前言   上世纪九十年代走向实用化的现场总线控制系统,正以迅猛的势头快速发展,是目前世界上最新型的控制系统。现场总线控制系统是目前自动化技术中的一个热点,正受到国内外自动化设备制造商与用户越来越强烈的关注。现场总线控制系统的出现,将给自动化领域带来又一次革命,其深度和广度将超过历史的任何一次,从而开创自动化的新纪元。   在有些行业,FCS是由PLC发展而来的;而在另一些行业,FCS又是由DCS发展而来的,所以FCS与PLC及DCS之间有着千丝万缕的联系,又存在着本质的差异。本文就PLC、DCS、FCS三大控制系统的特点和差异逐一分析,指出它们之间的渊源及发展方向。   PLC、DCS、FCS三大控制系统的基本特点  
[嵌入式]
EMC设计核心,电容滤波的两个要点
电容在EMC设计中非常重要,也是我们常用的滤波元件!大家对电容的使用并不是很明确!这里把电容滤波的两个要点介绍一下: 1、电容滤波是有频段的,很多人以为电容是越大越好,其实不然,每个电容有一定的滤波频段,大电容滤低频,小电容滤高频,主要是根据电容的谐振频点来决定,电容在谐振频率点处有最佳的滤波效果!在以谐振点为中心的一段频段之内有较好的滤波效果,其他部分滤波效果不佳!电容的谐振点与电容的容值以及 ESL(等效串联电感)相关,具体大家可以查一下网上资料,以及会议学校学习串联谐振电路的理论分析就会知道!通常我们建议在电源端口增加UF级别电容来滤波几百 KHZ到5MHZ之间的差模干扰,原因就是UF级别电容谐振点在1MHZ左右。另外建议加
[电源管理]
德州仪器创造全新数据转换器类别
2013 年 9 月 17 日,北京讯 日前,德州仪器 (TI) 宣布推出业界首款电感数字转换器 (LDC),该全新数据转换器类别可将线圈及弹簧用作电感传感器,与现有传感解决方案相比,可在更低系统成本下实现更高分辨率、可靠性及灵活性。电感传感是一项非接触传感技术,不仅可用来测量位置、运动以及金属或导体目标的构成,而且还可用来检测弹簧的压缩、扩张与扭曲度。 电感传感技术应用范围从简单的按钮、旋钮及开关到高分辨率心率监视器、涡轮流量计以及高速电机/齿轮控制器,无所不包。由于其广泛的用途,LDC 可用于众多不同市场,包括汽车、大型家用电器、消费类电子产品、移动设备、计算、工业以及医疗等。 电感传感指南 TI 硅谷
[模拟电子]
小广播
最新电源管理文章
换一换 更多 相关热搜器件
随便看看
电子工程世界版权所有 京B2-20211791 京ICP备10001474号-1 电信业务审批[2006]字第258号函 京公网安备 11010802033920号 Copyright © 2005-2024 EEWORLD.com.cn, Inc. All rights reserved