反激電路的揭秘：超標(biāo)噪聲的背后秘密

一前言

目前市面上機(jī)器的電源電路設(shè)計(jì)，普遍采用buck和boost，或者buck-boost。今天所講的反激式電路就是基于buck-boost的電路拓?fù)渌葑兊模聢D是buck-boost的電路拓?fù)洹?/span>

反激式電路相對(duì)BUCK和boost電路的整改思路有所不同，但是回到本質(zhì)上，噪聲超標(biāo)還是dv/dt或者di/dt過(guò)高的問(wèn)題，只要找到問(wèn)題源頭，整改措施還是一樣。

二前期準(zhǔn)備

整改前期，我們可以對(duì)反激電路工作原理進(jìn)行理解，這樣可以方便我們后續(xù)定位噪聲源頭，對(duì)POE供電的反激式電路進(jìn)行電路分析。以下是反激式電路的電路圖，而POE的芯片內(nèi)部集成MOS管，替代了Q1MOS管。

當(dāng)Q1導(dǎo)通時(shí)輸入給初級(jí)線(xiàn)圈充電，而次級(jí)線(xiàn)圈由于同名端極性相同，續(xù)流管D1截止，后端負(fù)載由輸出電容提供；這也是Flyback名字的由來(lái)。當(dāng)Q1截止時(shí)，初級(jí)線(xiàn)圈的極性反轉(zhuǎn)，此時(shí)次級(jí)線(xiàn)圈電壓上正下負(fù)，續(xù)流管Q1導(dǎo)通。對(duì)于噪聲源來(lái)說(shuō)，大的di/dt和dv/dt 產(chǎn)生的地方：1.變壓器TX1；2.MOSFET Q1；3.輸出二極管D1。

三案例分析

一般采用反激式電路方案，在實(shí)際使用過(guò)程會(huì)遇到雷擊或者工作環(huán)境惡劣，需要將變壓器兩端地做隔離來(lái)防雷擊，這樣就會(huì)導(dǎo)致噪聲走過(guò)的路徑變大。POE供電的工業(yè)攝像頭恰好就需要采用這樣的方案，由于用在工業(yè)上，所以測(cè)試等級(jí)是EN55032-classA，以下是摸底數(shù)據(jù)。

噪聲超標(biāo)呈現(xiàn)包絡(luò)狀，初步判斷是電源噪聲問(wèn)題。在近場(chǎng)，通過(guò)頻譜儀尋找噪聲源頭，發(fā)現(xiàn)在反激式變壓器和電源輸出端噪聲特別高，以下是近場(chǎng)頻譜儀噪聲掃描圖。同時(shí)在原理圖上，一級(jí)電源以后的供電部分由電源管理芯片PMIC供電，電壓和電流的突變并沒(méi)有反激電路的大，同時(shí)通過(guò)頻譜儀，也沒(méi)有發(fā)現(xiàn)對(duì)應(yīng)的噪聲頻段，因此確定噪聲來(lái)源是反激式電源造成。

四整改措施

在前期電路設(shè)計(jì)中我們可以先參考原廠(chǎng)芯片EMI設(shè)計(jì)，預(yù)留抑制EMI的器件位置，后續(xù)我們整改就更方便，也有可能不用改板，只需要修改參數(shù)。以下是某POE芯片的EMI設(shè)計(jì)：1.降低開(kāi)關(guān)速度？讓我們看下芯片的內(nèi)部電路圖

為何將SRF和SRR的電阻調(diào)大能抑制EMI呢？原來(lái)這兩個(gè)電阻分別是比較器的上拉和下拉電阻，增大后能使管子充放電時(shí)間變長(zhǎng)，從而抑制EMI。2.snubber電路又稱(chēng)阻尼電路，通過(guò)增加C和R將噪聲源的諧振改變，使電路進(jìn)入過(guò)阻尼狀態(tài)，從而抑制EMI。實(shí)際上，該機(jī)器前期設(shè)計(jì)就有上述這兩個(gè)措施，依舊不能通過(guò)測(cè)試。因此我做了以下措施，整改措施分為三步：（1）針對(duì)150M左右超標(biāo)頻率，對(duì)續(xù)流管D1輸出端對(duì)地并1nF電容，通過(guò)高頻電容將輸出回路減小；（2）對(duì)變壓器進(jìn)行包屏蔽接前端地，減小噪聲對(duì)地阻抗；（3）在路徑上進(jìn)行消耗，在輸入端加入（TLDCM4745-2-102TF-TA）共模濾波器吸收共模噪聲。以下是整改后數(shù)據(jù)：

五總結(jié)

EMC主要分為三要素:1.騷擾源；2.敏感源；3.耦合路徑。在騷擾源上，對(duì)續(xù)流二極管輸出端對(duì)地并1nF電容，通過(guò)高頻電容將輸出回路減小，對(duì)變壓器進(jìn)行屏蔽接地。在耦合路徑上，在電源輸入端加共模濾波器，對(duì)噪聲進(jìn)行消耗。在測(cè)試中，敏感源相當(dāng)于測(cè)試天線(xiàn)。在前期電路設(shè)計(jì)中，可以提前預(yù)留抑制EMI的電阻電容，這樣能減少后期改板次數(shù)，加快量產(chǎn)時(shí)間。以上是小編的拙見(jiàn)，有任何錯(cuò)誤，歡迎指出。