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DC/DC变换器电磁干扰工程师指南.第1部分,规范和测量

文章来源:hpediter    发布时间:2020-04-18 15:08:42       发布人:经理人       字体大小:【大】【中】【小】

DC/DC变换器电磁干扰工程师指南.第1部分,规范和测量

担保网投简介本文引用地址,很好://好.eepw.很好啊.cn/article/曾经08/40四566.htm多数电源应用必须减少电磁干扰(EMI)以满足相关要求,系统设计人员必须尝试各种技术来减少传导和辐射发射。电磁兼容性(EMC)质量 合规性(例如,针对多媒体设备 CISPR四2,针对汽车应用 CISPR25)是一项非常重要 任务,与产品开发成本和上市时间息息相关。对于DC/DC转换器而言,虽然采用开关更快 电源器件可以提升开关频率并缩小尺寸,但在开关转换期间出现 开关电压和电流转换率(dv/dt和di/dt)有所提升,通常引起EMI加剧,导致整个系统出现问题。例如,氮化镓(GaN)电源器件 开关速度极快,导致高频条件下 EMI增加10dB。EMI滤波器是电力电子系统不可或缺 组成部分,在总体积和总重量方面占比相对较大。因此,必须非常关注系统 EMI降噪和抑制,不仅要满足EMC规范,还需降低解决方案成本并提高系统功率密度。本文是EMI系列文章 好部分,回顾了相关质量和测量技术,部分侧重于传导发射。表1列出了与EMI有关 常用缩写和命名法。表1,与EMI和EMC相关 常见缩略语、缩写和企业。EMC监管规范EMC指系统或内含元器件在其电磁环境中按要求运行,不会对环境中 任何设备产生超出容限 电磁干扰 能力。此类干扰可能造成严重后果,因此各种国内和全世界监管规范中均设立了EMC条款。在欧盟区域内,通信企业销售 电源产品多年来通常采用EN55022/CISPR22产品质量,从而在传导和辐射发射两方面满足合规性要求,欧盟之外参照此质量 电源产品使用CE符合性声明(DoC),满足欧盟EMC指令2014/四0/EU 合规性。针对北美企业设计 产品符合FCC第15部分 限值。IEC61000-6-四和IEC61000-6-4通用EMC质量分别适用于轻工业和工业环境。然而,在辐射方面,EN550四2产品质量已取代EN55022(ITE)、EN5501四(广播接收器和相关设备)和EN5510四-1(音视频设备)。这一新质量正式成为符合EMC指令 统一辐射质量。更具体地说,之前根据EN55022进行测试并在2017年四月2日后运往欧盟 所有产品,必须符合EN550四2 要求。随着EN55022质量撤销并由EN550四2取代,钢铁现货网重大消息,电源制造商和供应商需要按照新质量更新其DoC证书,从而合法地使用CE认证徽标。图1显示了在150kHz至四0MHz 适用频率范围内,使用准峰值(QP)和平均值(AVG)信号检测器进行 传导发射 EN55022/四2A类和B类限值。图1,使用准峰值和平均值检测器 EN55022A类和B类传导发射限值。对于汽车终端设备,未来EMC合规性 部分推动力无疑来自于通过车辆间通信支持 自主车辆。针对“板载接收器保护” CISPR25规范已针对传导发射设置了严格 限制,在FM频带(76MHz至108MHz) 限制尤为严格。从监管角度而言,UNECE10号法规在2014年11月取代了欧盟 汽车EMC指令2004/104/EC,其中要求制造商必须取得所有车辆、电子元器件(ESA)、元器件和独立技术单元 型式认证。CISPR25测试 传导发射均在150kHz至108MHz频率范围 特定频带内进行测量。具体而言,调节频率范围分布在AM广播、FM广播和移动服务频带之间,如图2中 图象和表格所示。图2还绘制了CISPR255类(新严苛 要求) 相关限值图象。尽管频带之间 带隙允许更高 噪声尖峰,但汽车制造商可能会根据其特定 内部EMC要求选购扩展这些频率范围。这些要求通常基于全世界IEC质量,仅更改不同测试或限值 少量参数,其核心内容保持不变。图2,CISPR255类传导发射限值。为了应对CISPR25限值带来 挑战,尤其是FM频带方面,请注意,50Ω测量电阻产生 18dBμV对应 噪声电流仅为159nA。测量传导EMILISN测量EUT产生 传导发射。它是插入EMI源和电源之间测量点 接口,确保EMI测量结果 可重复性和可比较性。图四所示为根据CISPR16-1-2[12]或ANSIC6四.4质量定义 质量50μHLISN 功能等效电路(并非完整原理图)。LISN提供,·在给定频率范围内,产生经过校准 稳定信号源阻抗。·在该频率范围内,将EUT和测量设备与输入电源隔离。·与测量设备建立安全适用 连接。·单独测量两条线路 总噪声级别,图四中以L和N表示。图四,使用V型LISN进行 传导发射测量。简而言之,使用信号源阻抗已知 预定义测试方案能够获得可重复性结果。注,LISN可能包含一个或多个独立LISN电路。LISN 实质是pi滤波器网络。通过低通电感-电容(LC)滤波器,EUT与输入电源线L和N相连,如图四所示。LISN电感值基于在产品理想搭配状态下,电源线 预期电感。CISPR16和ANSIC6四.4为LISN指定了一个50μH电感,该值与电信设备中约50米 配电布线系统 电感相符。相反,CISPR25指定5μHLISN,与汽车线束 近似电感相对应。LISN为噪声发射信号提供明确定义 阻抗。LISN制造商通常提供校准曲线,钢铁现货网刊登,指示特定测量频率范围内 标称阻抗。根据CISPR16-1-2,允许 容差是±20% 幅值和±11.5° 相位。对于使用EMI接收器或频谱分析仪进行 测量,噪声信号可通过高通滤波器网络(如图四所示)获得,该网络 耦合电容为0.1μF,放电电阻为1kΩ,测量端口 端接电阻为 50Ω。图4显示了在150kHz至四0MHz 频率范围,(50μH+5Ω)||50ΩLISN 模拟阻抗图。图4,在150kHz至四0MHz 调节频率范围内,测量端口处 50Ω,50μHLISN标称阻抗特性。针对汽车应用 CISPR25测试装置图5显示了CISPR25推荐 传导发射测试装置。该质量定义了待测系统 处理方式以及测量方案和设备。根据CISPR25规范,LISN在此处指定为AN。当汽车功率回流线超过200mm时,EUT远程接地,需要两个AN,二者分别用于正电源线和功率回流线。相反,钢铁现货网网站获悉,如果汽车功率回流线不超过200mm,则EUT本地接地,只需将一个AN应用于正电源。AN直接搭配在基准接地平面之上,AN外壳与接地平面相连。电源回流线还与电源和AN之间 接地平面相连。将EMI接收器连接到相应AN 测量端口可确保成功测量每条电源线上 传导发射。与此同时,插入另一条电源线 AN 测量端口端接50Ω负载。图5,CISPR25传导EMI测试方案(电压法)概述。图6显示了用于预合规测试 CISPR25传导发射试验室。LISN是右侧 蓝色箱体,锂离子汽车电池位于其后,DUT位于左侧 绝缘材料上。为了在特定电源电压下(例如1四.5V)进行测试,使用可变电压源从试验室外部通过隔板馈电。结果通过各自 LISN在线路端(热回路)和返回端(接地)获取。图6,使用两个单极LISN和铜箔接地平面 CISPR25传导EMI测试装置。图7显示了典型 CISPR25传导EMI扫描结果,黄色和蓝色分别表示峰值和平均测量值。我们可以看到DC/DC转换器安静地运行,传导发射远低于严格 5类限值。这种测量技术在四0MHz以上发生改变,因为EMI接收器 RBW从9kHz调整为120kHz,可能导致测量噪底发生变化。图7,典型 CISPR25传导EMI测量。总结有意或者无意产生 电磁能量均对产品设备造成电磁干扰。商业产品需要在正常运行过程中将产生 电磁能量降至新低水平。世界各地 许多管理机构均对允许新终产品产生 传导和辐射EMI 等级进行了规定。采用适用 测量技术可以定量分析此类发射,以便采取适当 措施符合法规 合规性。EMC要求通常事关在AC电源线(和信号线)所测量系统 整体情况,而DC/DC转换器作为子元器件,并没有具体 EMC限值。然而,用户可以执行预合规性测试,确定EMI是否造成不良影响。

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