我本次調試(shi)用的(de)主控(kong)IC是(shi)來自成都啟臣微(wei)及深(shen)圳思睿達的(de)CR52168SG,輸(shu)出規格24V0.5A,該芯片(pian)采用原邊檢測(ce)和(he)調整的(de)拓撲結(jie)構(gou),因此在應用時(shi)無需(xu)TL431 和(he)光耦(ou)。芯片(pian)內置恒流/恒壓(ya)兩種控(kong)制(zhi)方式。接(jie)下(xia)來我把(ba)我的(de)調試(shi)過程全程分享(xiang)給大家
【應用】燈
【規(gui)格】24V0.5A
【問題描述】調試時發(fa)現EMI傳導余量不(bu)足
上圖可(ke)以發(fa)現,0-800K處傳導(dao)余(yu)量不足(zu),此方(fang)案做燈(deng),有PF要求。所以用了一個(ge)填谷(gu)線路(lu),填谷(gu)線路(lu)前(qian)端傳導(dao)相對來說是較為難調。0-800K處有以下四點常見(jian)的地(di)方(fang)可(ke)調:
①X電(dian)(dian)容 ②整流橋(qiao)(qiao)橋(qiao)(qiao)前后電(dian)(dian)感(gan) ③變(bian)壓器 ④PCB布局干擾(rao)
首先我先嘗(chang)試最簡單的先改外圍電路(lu),X電容(rong)和色環電感已經用了330nF和1mH,已經夠大(da)了,所(suo)以先把整(zheng)流橋后負極RL2的0R改成4.7uH貼片電感或1K磁珠,發(fa)現沒(mei)有什么作用。將薄膜電容(rong)放大(da)后,效果也不好。
看來跟外圍元件關(guan)系(xi)不是很大(da),因為平常用(yong)這種配置,傳導(dao)余量(liang)都(dou)有很大(da)。于是第(di)二(er)步先檢查一下(xia)變壓器,把Y電(dian)容去掉(diao)后,測(ce)量(liang)Y電(dian)壓,如下(xia)圖
可以(yi)(yi)看到除開(kai)尖峰,Y電壓(ya)平臺只有3V左右,已經(jing)很小(xiao)了,大概率(lv)不是(shi)變壓(ya)器的原(yuan)因。但是(shi)由于(yu)我設計的變壓(ya)器并沒(mei)有屏蔽(bi)以(yi)(yi)及磁芯(xin)(xin)接地,如上圖。所以(yi)(yi)我決定(ding)嘗試(shi)加一層屏蔽(bi)和磁芯(xin)(xin)接地分開(kai)嘗試(shi)。嘗試(shi)后發現磁芯(xin)(xin)接地及加屏蔽(bi),傳導會變得更差,Y電壓(ya)也越高,對(dui)應(ying)的上,證(zheng)明(ming)不是(shi)變壓(ya)器的問題。(沒(mei)存圖)
那接(jie)下來只有嘗試改PCB了,前方傳導超標(biao)最大的可能就是AC干擾
由于(yu)變壓器(qi)是3+2+2的,看板子貼片(pian)面可(ke)以看到AC部(bu)(bu)分距(ju)(ju)離高壓動(dong)點部(bu)(bu)分距(ju)(ju)離還是很(hen)遠的,我一時半(ban)會還確實看不出來是什么問題,包括吸收環路也(ye)不錯。唯一有(you)疑點的就是這根(gen)線離得太近了,距(ju)(ju)離只(zhi)有(you)1mm如下圖
抱著試一試的心理,我嘗試把交流這根線隔開(kai),把整流橋斜一點飛起(qi)來,把X電容也(ye)飛起(qi)來放在(zai)貼片面,發現(xian)效果很好,如(ru)下圖
但事(shi)情實(shi)際沒有那么簡單,我正以為大功告成(cheng),于(yu)是(shi)我直接改板,把這根線離遠一點,改成(cheng)以下板子(zi),貼完(wan)之后(hou)測(ce)試(shi)發現(xian)還是(shi)不行,如下圖(tu)
可以看到,余量只有2db,跟(gen)之前飛線(xian)的(de)(de)效果差異巨(ju)大,于是(shi)我懷疑根(gen)本不(bu)是(shi)那根(gen)線(xian)的(de)(de)問題,難(nan)道是(shi)插件(jian)面干擾(rao)了(le)?以下(xia)是(shi)我嘗試的(de)(de)方法
一,改用方形(xing)保險絲,傳導余(yu)量6dB左右
二,使用銅箔包(bao)裹變壓器,傳導余量10dB左(zuo)右
三,將X電容與壓敏電阻換(huan)位,傳導(dao)余(yu)量10dB左右
于是(shi)(shi)我用原板子嘗試了(le)以上步驟,發現均(jun)可以達到效果,說明不(bu)是(shi)(shi)那根線太近(jin)的(de)原因,大概率是(shi)(shi)變壓器(qi)對交流部分的(de)X電(dian)容以及保險絲產生的(de)干擾!
以下是一些思考
①關于保險絲(si)與變壓器之間的干擾
*繞線電阻保險絲
螺旋結構(gou)相當(dang)于一個 小(xiao)電(dian)感線圈,會通過(guo) 磁場耦合(he) 吸收變壓器(qi)泄(xie)漏(lou)的(de)開關(guan)噪(zao)聲(尤其是MOSFET的(de)di/dt噪(zao)聲)。
這(zhe)些噪(zao)聲(sheng)通(tong)過繞(rao)線電(dian)(dian)阻的寄生電(dian)(dian)感與PCB走線電(dian)(dian)容形(xing)成諧振,傳導到輸入端(duan)口(LISN檢測(ce)到的噪(zao)聲(sheng)升(sheng)高)。
*方形直插保險絲
直(zhi)(zhi)線(xian)熔絲結(jie)構無顯著磁場耦(ou)合效應,且寄生(sheng)電(dian)感極低,高頻噪聲直(zhi)(zhi)接通(tong)過輸入濾波(bo)電(dian)容回流,不會被放大。
*結論
根本原因(yin)是(shi):繞線(xian)電阻的(de)螺旋結構引入(ru)的(de)寄生(sheng)電感和磁(ci)場(chang)耦合(he),盡管體積相同,但其高頻特性與直插保險絲截(jie)然不同
②關于X電容(rong)與變壓器之(zhi)間的干擾
變壓(ya)器漏(lou)磁場的(de)直接耦合
變壓器(qi)在開關過(guo)程(cheng)中會(hui)產生 高頻漏磁場(chang)(尤其(qi)是反激(ji)電(dian)源的變壓器(qi),因(yin)氣隙存在漏磁較強(qiang))。
若(ruo)X電容 靠(kao)近變壓器(尤(you)其是氣隙或繞組邊緣),其金屬極(ji)板或引腳(jiao)會成為(wei) 磁場接收天線,感應(ying)出(chu)高頻共模電壓,并通過L/N線傳導到LISN。
飛線到貼片面后(hou)改(gai)善:因(yin)物(wu)理距離增加,磁場耦合強度隨距離平方(fang)衰減,噪聲被抑制。
X電容的“共模噪(zao)聲轉化(hua)”效應
X電容本應(ying)濾除 差模噪聲(sheng)(sheng),但若其(qi)位置被變壓(ya)器漏磁場干擾,會 將共(gong)模噪聲(sheng)(sheng)轉(zhuan)化為差模噪聲(sheng)(sheng):
磁場在X電容兩極(ji)板感應出 不(bu)對稱電壓,導致(zhi)L-N之間出現(xian)本應被濾除(chu)的高頻(pin)差模噪聲。
這種“污染”后的差模(mo)噪聲會直接通過傳導測試超標。
PCB布局的隱性環路
即使(shi)X電容(rong)在(zai)交流(liu)(liu)側,其與變(bian)壓器、整流(liu)(liu)橋、輸入線仍可能形(xing)成(cheng) 隱性(xing)高頻環路:
例如:變(bian)壓器(qi) → 空間磁(ci)場 → X電(dian)容 → 整流橋(qiao) → 變(bian)壓器(qi),構成共模(mo)噪聲(sheng)的(de)閉合路徑。
飛(fei)線貼片(pian)布(bu)局可能打破(po)了這(zhe)一環路,阻(zu)斷了噪聲(sheng)耦合。
結論
核(he)心問題:X電容因靠近變壓器(qi)(qi),被漏磁場耦合,從“濾波器(qi)(qi)”變成(cheng)“噪聲接收器(qi)(qi)”。
飛線改善的原因:
距離增加 → 磁場耦合減弱。
可(ke)能(neng)無意中(zhong)避開了隱性(xing)噪聲環路。
優化方向:
空(kong)間隔離 > 屏蔽 > 濾(lv)波增強(qiang)。
希(xi)望以上的調試對(dui)你有(you)幫(bang)助!