通過(guò)改變電源開(kāi)關(guān)頻率來(lái)降低EMI干擾

你是否曾有過(guò)這樣的經(jīng)歷？在測試EMI時(shí)不管采用何種濾波方式仍有少許超標的情況。本文介紹的技術(shù)將有助于你通過(guò)EMI測試，或簡(jiǎn)化你的濾波器設計。該技術(shù)通過(guò)調制電源開(kāi)關(guān)頻率引入邊帶能量，并將信號輻射特征從窄帶噪聲變?yōu)閷拵г肼?，從而有效地衰減諧波峰值。需要注意的是，總的EMI能量并沒(méi)有減少，只是得到了重新分布。

在正弦波調制情況下，有兩個(gè)變量可以控制，即調制頻率(fm)和電源開(kāi)關(guān)頻率的變化幅度(Δf)。調制指數(B)就是這兩個(gè)變量的比值，即：

Β=Δf/ fm

圖1給出了采用正弦波調制技術(shù)的情況下改變調制指數帶來(lái)的影響。當B=0時(shí)，沒(méi)有頻率偏移，只有一根譜線(xiàn)。當B=1時(shí)，信號的頻率特征開(kāi)始展寬，中心頻率分量下降了20%。當B=2時(shí)，頻率特征展得更寬，最大頻率分量是B=0時(shí)的60%。我們可以用頻率調制理論來(lái)量化這個(gè)頻譜中的能量?？ㄉ芍赋?，在2*(Δf + fm)帶寬內包含了絕大部分能量。

本文引用地址：http://dyxdggzs.com/article/261262.htm

圖1：調制電源開(kāi)關(guān)頻率可展寬EMI特征。

圖2顯示了更大的調制指數，從圖中可以看出峰值EMI可降低12dB以上。

圖2：更大的調制指數可以進(jìn)一步降低峰值EMI。

選擇調制頻率和頻率偏移非常重要。首先，調制頻率應高于EMI接收機帶寬，以便接收機不會(huì )同時(shí)測量到兩側的邊帶。不過(guò)如果頻率太高，電源控制環(huán)路可能無(wú)法充分抑制電壓變化，從而導致輸出電壓以同樣的速率變化。另外，調制可能在電源中產(chǎn)生可聞噪聲。因此典型的做法是調制頻率不要超出接收機帶寬太多，但要在可聞頻率范圍以外。從圖2可以明顯看出，工作頻率的高度變化更加可取。然而需要注意的是，這將對電源設計造成影響，也即需要針對最低工作頻率認真選擇磁性元件。由于在較低頻率下工作，因此輸出電容也需要處理更大的紋波電流。

圖3對采用頻率調制和未采用頻率調制這兩種情況下測得的EMI性能作了比較。這里的調制指數是4，正如預期的那樣，EMI在基頻基礎上降低了8dB左右。其它方面的效果也非常顯著(zhù)。諧波被展寬到頻帶內，并且展寬結果與諧波次數有關(guān)，比如三次諧波可以被展寬至基頻的3倍。展寬過(guò)程在更高的頻率下不斷重復，使得噪聲基底與固定頻率情況相比有了較大的提高。因此這種技術(shù)并不適合低噪聲系統，但許多系統可以從中受益，它不僅能增加設計余量，還能顯著(zhù)降低EMI的濾波器成本。

圖3：改變電源開(kāi)關(guān)頻率可降低基頻信號幅度，但會(huì )增加噪音基底。