采用頻率抖動(dòng)技術(shù)減小EMI
概 述
開(kāi)關(guān)電源采用脈寬調(diào)制(PWM)控制方式,開(kāi)關(guān)頻率不斷提高,其高頻開(kāi)關(guān)波形含有大量諧波成分,通過(guò)傳輸線和空間電磁場(chǎng)向外傳播,造成傳導(dǎo)和輻射干擾。
隨著通訊及控制技術(shù)的發(fā)展,各種高頻數(shù)字電路對(duì)開(kāi)關(guān)電源電磁兼容性(EMC)的要求更加嚴(yán)格,如何減小電磁干擾(EMI)成為開(kāi)關(guān)電源設(shè)計(jì)中的一個(gè)難點(diǎn)。與常用的抗干擾技術(shù)相比,頻率抖動(dòng)技術(shù)(Frequency Jitter)是一種從分散諧波干擾能量著手解決EMI問(wèn)題的新方法。
頻率抖動(dòng)技術(shù)是指開(kāi)關(guān)電源的工作頻率并非固定不變,而是周期性地變化來(lái)減小電磁干擾的方法。以下用TOPGX功率集成芯片為例,結(jié)合電磁干擾的產(chǎn)生機(jī)理和測(cè)量方法來(lái)詳細(xì)說(shuō)明頻率抖動(dòng)技術(shù)的工作原理及作用。
頻率抖動(dòng)技術(shù)介紹
TOPGX系列芯片是一種內(nèi)部集成了PWM控制電路和MOSFET的功率芯片,工作頻率為132kHz,并周期性地以132kHz為中心上下變動(dòng)4kHz。在4ms周期(頻率為250Hz)內(nèi),完成一次從128 kHz至136 kHz之間的頻率抖動(dòng),其頻率變化和開(kāi)關(guān)電壓波形如圖1所示。
圖1：頻率抖動(dòng)示意圖
采用相同外圍電路進(jìn)行對(duì)比測(cè)量,當(dāng)初級(jí)峰值電流相同時(shí),應(yīng)用了頻率抖動(dòng)技術(shù)的電源其EMI測(cè)量結(jié)果如圖2右圖所示,未采用頻率抖動(dòng)技術(shù)的電源其EMI測(cè)量結(jié)果如圖2左圖所示,通過(guò)比較左右兩圖的準(zhǔn)峰值(QP)和平均值(AV),明顯可以看出,未采用頻率抖動(dòng)技術(shù)時(shí),各次諧波較窄而且離散,幅值在諧波頻率處較高;采用頻率抖動(dòng)技術(shù)時(shí),諧波幅值降低并且變得平滑,高次諧波接近連續(xù)響應(yīng)。減小EMI的效果十分顯著。
圖2：EMI傳導(dǎo)測(cè)量對(duì)比
分析頻率抖動(dòng)技術(shù)的工作原理時(shí),先要解釋EMI測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)及其測(cè)量原理。
電磁干擾測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)及原理
國(guó)際無(wú)線電干擾特別委員會(huì)(CISPR),美國(guó)聯(lián)邦通信委員會(huì)(FCC)分別制定的CISPR22和FCC標(biāo)準(zhǔn),分別應(yīng)用于歐洲和北美。歐洲EN55022標(biāo)準(zhǔn)等同于CISPR22標(biāo)準(zhǔn)。**為工業(yè)級(jí),B級(jí)為民用級(jí),B級(jí)標(biāo)準(zhǔn)比**標(biāo)準(zhǔn)嚴(yán)格。其中150kHz-30MHz為傳導(dǎo)測(cè)量范圍,30MHz-1GHz為輻射測(cè)量范圍,如圖3所示。
