如何解決電路板的EMI問題
變壓器與EMI的關(guān)系
系統(tǒng)設(shè)計工程師解決棘手的EMI問題時,很多時候都未能認(rèn)真地研究變壓器的設(shè)計。變壓器與EMI之間有如下的關(guān)系。
?由于變壓器的線圈帶有高頻電流,因此變壓器實際上已成為接收 H 場的天線。這些 H 場會沖擊附近的走線,并通過這些走線將 H 場傳導(dǎo)或輻射到密封的范圍以外。
?由于部分線圈有擺動電壓,因此實際上它們也成為接收電磁場的天線。
?初級及次級線圈之間的寄生電容可以將噪聲傳送到絕緣層之外。由于次級線圈的接地通常都與底板連在一起,因此這些噪聲又會通過這個接地面?zhèn)魉突貋?成為共模噪聲。因此為了減少泄漏電感,最好將初級及次級線圈緊靠在一起,但這樣也會增加線圈的互感,從而增加共模噪聲。
下面介紹一些有助于防止上述干擾情況出現(xiàn)的技術(shù)。
?符合安全規(guī)格的變壓器都在初級及次級線圈之間貼上三層符合安全規(guī)格的聚酯 (Mylar) 膠帶。除了這三層聚酯膠帶之外,可能還會另外加插一片法拉第屏蔽銅片,以便將匯集在絕緣邊界的噪聲電流收集在一起,并將這些噪聲電流分流到別的地方 (通常會傳送到初級線圈的接地)。值得留意的一點是,應(yīng)該采用極薄的銅片作為屏蔽,以免因出現(xiàn)渦流而產(chǎn)生損耗,并確�？蓽p少泄漏電感。這片銅片一般厚 2~4 密耳(mil),只環(huán)繞中央盤一周。另外還有一條導(dǎo)線焊接在銅片中心的附近,而另一端則連接初級線圈的接地端。這里要注意,銅片屏蔽的兩端不應(yīng)該有電導(dǎo)性能上的連接,因為對于變壓器來說,這樣會令這一繞圈短路。也可以在次級線圈上 (即加了三層絕緣之后) 再加設(shè)一個法拉第屏蔽,而這個屏蔽則與次級線圈接地連在一起。
?通常變壓器的外圍會有一層銅片屏蔽(即“磁通帶”)包圍著。這個屏蔽主要用以遮擋輻射。低成本的設(shè)計通常會任由這個屏蔽浮動,但如有需要,這個屏蔽也可與次級線圈接地連在一起。如果按照這個方式連在一起,便需要考慮一些安全方面的問題,例如加強初級及次級線圈之間絕緣效果的規(guī)定問題,以及如何規(guī)定初級至次級線圈之間的“蠕動”(沿著絕緣面的一段距離)及“間隙”(空間的最短距離)問題。如果變壓器的外盤設(shè)有空氣隙,源自空氣隙的周邊磁通會在磁通帶產(chǎn)生嚴(yán)重的渦流損耗。因此這個磁通帶的厚度通常也只有 2~4 密耳。需要注意,這個磁通帶的兩端可以而且應(yīng)該焊接在一起,因為這是外層屏蔽,無論怎樣也不會讓變壓器的繞線出現(xiàn)短路情況。但像拉法第屏蔽一樣,如果采用良好的繞線技術(shù),這個外層屏蔽也可以不用。
?從電磁干擾的觀點來看,回掃變壓器最好采用中央設(shè)有間隙的設(shè)計,即變壓器的外盤并無間隙。無屏蔽的空氣隙會在周邊產(chǎn)生電磁場,換言之,會產(chǎn)生大量EMI信號。這些干擾除了會導(dǎo)致磁通帶產(chǎn)生大量渦流損耗之外,也會成為強力的輻射源。
?初級線圈通常會設(shè)有一個輔助線圈,為控制器及相關(guān)電路提供低干線電壓。輔助線圈的其中一端與初級線圈接地連在一起。只在輔助線圈的線軸上繞一層線,而且利用一個 22pF~100pF 的小型陶瓷電容器,再利用交流電將輔助線圈的另一端 (即二極管的一端) 與初級線圈接地耦合在一起,以確保輔助線圈可以收集及轉(zhuǎn)移更多噪聲(正如圖 1 所示),如果依照以上所說進行,輔助線圈便可提供多一個屏蔽 (雖然這是一個粗糙的法拉第屏蔽)。但實際上并不需要這個法拉弟線圈提供任何電流。因此這個電路根本無需采用這個線圈
