DCDC开关电源电磁兼容(一)基本知识点(入门)

2023-11-02 01:50

本文主要是介绍DCDC开关电源电磁兼容(一)基本知识点(入门),希望对大家解决编程问题提供一定的参考价值,需要的开发者们随着小编来一起学习吧!

电磁兼容笔译(1)

  • 1 什么是电磁兼容
    • 1.1 电磁兼容三要素
      • 噪音源 传输路径 受干扰物
      • 1.1.1 电场与磁场
      • 1.1.2 噪声源的时域与频域
        • 1.1.2.1 频域下的EMI法规极限值
      • 1.1.3 共模与差模的概念与本质(重点)
      • 1.1.4 远场与近场的概念(有公式)
  • 2 开关电源的EMI设计步骤

最近在学电磁兼容 记下笔记,视频来源是 电子研学社 黄敏超老师的课程

1 什么是电磁兼容

1.1 电磁兼容三要素

噪音源 传输路径 受干扰物

在这里插是是的述
图1 DM CM RE示意图

干扰类型详细说明
DM差模噪音由于开关电源需要通过电感储能放能,所以电感必然存在电流纹波,在L和N线上形成差模噪音
CM公模噪音由于开关电源开关ON/OFF造成电位突变,所以会通过对地(G)分布电容形成位移电流,在L/N线和G线之间形成共膜噪音
RE辐射电磁干扰由于存在电位跳变和噪音电流,在开关本体,输入线和输出线形成高频辐射噪音
NC近场电磁耦合由于存在杂散电容和磁耦合,开关电源或滤波器中的各导体和元器件之间存在电容和何干,形成近场电磁耦合(详见图2)

在这里插入图片描述
图2 NC近场电磁耦合

1.1.1 电场与磁场

先说一个基本问题
基本问题:为什么磁场对运动的电荷(电流)有作用力而对静止的电荷没有作用力
答案:因为静止的电荷只能产生稳定的电场,稳定的电场和磁场不产生力的作用;运动的电荷会产生电流,电流会产生磁场,而磁场与磁场会相互作用,所以磁场对运动的电荷(电流)有作用力而对静止的电荷没有作用力。
提这个问题的目的是建立电磁场统一的概念。

物理表达式物理含义物理学名
dv/dt电压突变电偶极子
di/dt电流突变磁偶极子

在这里插入图片描述

电偶极子部分 式中的L是电偶机子的导线长度
在这里插入图片描述
磁偶极子 式中的L是电流回路的面积
在这里插入图片描述

1.1.2 噪声源的时域与频域

1.1.2.1 频域下的EMI法规极限值
名称表达式特殊说明
分贝数与功率dB=10log[P1/P2]w=U*A 功率=电压X电流(需要你细品)
分贝数与电压dB=20log[V1/V2]
分贝数与电流dB=20log[I1/I2]
毫瓦与分贝数dB=10log[signal(mW)/1mW]
微伏与分贝数dB=20log[signal(uV)/1uV]
微安与分贝数dB=20log[signal(uA)/1uA]

1.1.3 共模与差模的概念与本质(重点)

第一步:麦克斯韦方程:空间任意一点的电场变化与其垂直方向上的磁场变化相对应
第二步:1)磁场与电场等效
2)开关电源的各个电偶极子点 工模电流辐射模型等效于开关电源鞭状天线模型
第三步:下表

名称特殊说明
共模电流与辐射等效
开关电源开关启闭点与天线等效多数开关电源的尺寸远远小于EMC辐射的波长的1/4 30030Mhz对应0.252.5m 此时算近场

在这里插入图片描述

1.1.4 远场与近场的概念(有公式)

在这里插入图片描述

2 开关电源的EMI设计步骤

下一章详细说明 这里说个大概

步骤名称详细说明
1提取DM与CM信号使用lisn与频谱仪提取差模信号与共模信号 做伯德图
2根据相关法规画出包络线查规则
3包络线下移10dBl留出余量
4根据所用滤波器的结构选择元件参数40dB与20dB两种
5具体的所用滤波器L与C的计算很复杂下一章节说明

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