通過(guò)開(kāi)關(guān)頻率調制降低電源EMI干擾的問(wèn)題研究

在測定EMI性能時(shí)，您是否發(fā)現無(wú)論您采用何種方法濾波都依然會(huì )出現超出規范幾 dB 的問(wèn)題呢？有一種方法或許可以幫助您達到 EMI 性能要求，或簡(jiǎn)化您的濾波器設計。這種方法涉及了對電源開(kāi)關(guān)頻率的調制，以引入邊帶能量，并改變窄帶噪聲到寬帶的發(fā)射特征，從而有效地衰減諧波峰值。需要注意的是，總體EMI性能并沒(méi)有降低，只是被重新分布了。利用正弦調制，可控變量的兩個(gè)變量為調制頻率 (fm) 以及您改變電源開(kāi)關(guān)頻率 (Δf) 的幅度。

通過(guò)正弦波改變調制指數產(chǎn)生的影響。當 Β=0 時(shí)，沒(méi)有出現頻移，只有一條譜線(xiàn)。當 Β=1 時(shí)，頻率特征開(kāi)始延伸，且中心頻率分量下降了 20%。當 Β=2 時(shí)，該特征將進(jìn)一步延伸，且最大頻率分量為初始狀態(tài)的 60%。頻率調制理論可以用于量化該頻譜中能量的大小。Carson 法則表明大部分能量都將被包含在 2 * (Δf + fm) 帶寬中。

更大的調制指數可以進(jìn)一步降低峰值EMI性能選取調制頻率和頻移是兩個(gè)很重要的方面。首先，調制頻率應該高于EMI接收機帶寬，這樣接收機才不會(huì )同時(shí)對兩個(gè)邊帶進(jìn)行測量。但是，如果您選取的頻率太高，那么電源控制環(huán)路可能無(wú)法完全控制這種變化，從而帶來(lái)相同速率下的輸出電壓變化。另外，這種調制還會(huì )引起電源中出現可聞噪聲。因此，我們選取的調制頻率一般不能高出接收機帶寬太多，但要大于可聞噪聲范圍。很顯然，較大地改變工作頻率更為可取。然而，這樣會(huì )影響到電源設計，意識到這一點(diǎn)非常重要。也就是說(shuō)，為最低工作頻率選擇磁性元件。此外，輸出電容還需要處理更低頻率運行帶來(lái)的更大的紋波電流。對有頻率調制和無(wú)頻率調制的EMI性能測量值進(jìn)行了對比。此時(shí)的調制指數為 4，正如我們預料的那樣，基頻下EMI性能大約降低了 8dB。其他方面也很重要。諧波被抹入 (smear into) 同其編號相對應的頻帶中，即第三諧波延展至基頻的三倍。這種情況會(huì )在一些較高頻率下重復，從而使噪聲底限大大高于固定頻率的情況。

因此，這種方法可能并不適用于低噪聲系統。但是，通過(guò)增加設計裕度和最小化EMI濾波器成本，許多系統都已受益于這種方法。