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小功率电源EMI整改案例分享,这几个解决办法一定要码住

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发表于 2023-6-16 00:23:12 | 显示全部楼层 |阅读模式
本帖最后由 思睿达小妹妹 于 2023-6-16 00:24 编辑 ) Q# |% A7 N. Z8 b3 d
  G' c: j% n* Z( [1 I
在复杂的电子系统中电源带来的严重问题:即EMI,通常简称为噪声。电源会产生EMI,需要加以解决,这样才能提高电子产品的性能和质量。本文我们通过案例,分享EMI整改的解决思路。
- u4 M2 J( h% v+ V% Q- W" p. z  l" I) e6 {
【应用】小家电/灯具/适配器/充电器等
- E) _! [' i) S3 a$ k; [$ {【规格】12V1A
# ]- u) k: U2 y) z2 X% }* _【控制IC】CR52168SG) M2 ]0 N# [( L1 `  o  Y# [
5 x1 Q5 L' [* u8 t) K! }! _
以下图片为测试样机图片:
0 I& [9 e, e; `) E( ~, W, g( @* X4 N& v5 e  s- E" t) G1 `% ~
( R! d0 V( I$ E  {5 n4 j
CR52168SG 无Y样机图片

# y1 [/ _3 `. R( q8 R关于CR52168SG2 \# w  w7 |, L- ?, [* _. V

  s8 ?) y; _8 ~7 `: S+ C产品概述
. Q7 k5 r; C. @7 n2 Z  G
: {. C- L1 F) S6 |/ H
CR52168SG一款应用于小功率AC/DC充电器和电源适配器的高性能离线式脉宽调制控制器。该芯片采用原边检测和调整的拓扑结构,因此在应用时无需TL431和光耦。芯片内置恒流/恒压两种控制方式。1 e( |; w5 N8 }$ p, Y% c) R! [

( Z; A) d9 X  o' Q. e+ U( W! ?$ l; I在恒流控制时,最大输出电流和输出功率可以通过CS引脚的限流电阻RCS设定。在恒压控制时,内置恒压采样电路以及高精度的误差比较器基准电压保证了芯片的高性能和高精度。此外,内置线损补偿电路保证了从空载到满载条件下输出电压精度。芯片还具有极低的静态工作电流,芯片待机功耗低于75mW。
- F% t7 Z8 m. t, b  n5 A- T2 e$ }* ]& k. u/ Z. X8 Z+ t0 I6 E8 I
CR52168SG针对各种情况设计了一系列完善的保护措施,包括逐周期峰值电流限制、VDD过压保护、FB开路保护、输出短路保护、前沿消隐、过温保护、电源钳位和欠压锁定功能。在FB上拉电阻开路,FB下拉电阻短路,输出二极管开路或者短路,变压器绕组短路,CS引脚电阻开路等故障条件下都能有效保护,使得芯片具有 更高的可靠性。$ C" B& r, G4 {/ l+ V- f! Y
/ i. @& \: ?0 T- k2 g6 u
要特点
( J4 n, Z  r# E  U3 u8 j; p4 B
! t) O4 L& N# g& v, V; [● 低启动电流
: ]; W1 f, z- H' c0 ~+ Y7 q; l1 E4 ]● 恒压精度可达±5%、恒流精度可达±5%3 d- K, I6 r2 G/ t( D0 ]! x
● 全电压范围内高精度恒压和恒流输出
# i% H' z: M" @, m● 动态负载响应功能
6 o6 q5 Y( b- Y● 可编程CC/CV模式控制
# A4 C1 e- Z: H! i2 Q- l● 高能效QR控制模式
* |+ z/ Z7 I" Q9 b1 A" W2 }● 内置初级电感量偏差补偿功能
9 D8 j' v* d$ K● 内置输出线电压补偿功功能. ?2 w& }; Q& c4 ~, }; I3 G1 |
● 内置全电压功率自适应补偿功能* z6 n; H. v- U) Q: u. N' t
● 无音频噪音控制技术
0 p! X6 C  d. l3 L9 [+ U● VDD端过压、欠压保护功能( B1 j6 h" _* ]6 E% y& b+ H  ?
● VDD端钳位电路5 T( i  t+ j9 l0 t6 `) g+ E
● 内置输出过压保护功能1 c0 H4 I, A7 n5 d& b
● 内置FB开路、短路保护功能
  I* p; r) t7 R+ Q3 V● 内置输出二极管开路、短路保护功能
8 a6 i9 E! D. Q$ O. a  m: q● 内置前沿消隐电路
' u2 K. R  y  k! Z● 逐周期电流限制# i& x+ r5 p  S  c/ x1 I0 C$ v
● 过载保护功能4 `3 q" e1 z  G1 a  q
● 过温保护功能, p2 M, S! t/ M: S8 g5 U
● SOP-8L绿色封装
( P& [/ x/ h; D, f) r) w, m; Y+ r- j- y4 a8 E: r- {
基本应用
6 Q* l$ ~# d( \( s/ ~0 `; }2 X  W' H5 d. _
● 小功率电源适配器- t" ~$ H- x% A" P1 A# G
● 蜂窝电话充电器
7 v& o4 J; |' B0 [● 圣诞灯、LED驱动器8 a6 Q( X; F/ ^% o- t
● 替代线性调整器和RCC
) `4 s- a# ^) O6 V/ \" ^" o, M
$ f0 Q; G% |8 F1 |! G典型应用# n* D$ |; y# t6 V3 z3 a
管脚排列8 R2 n* g0 q: B
管脚描述6 W; ~/ R3 B. n# y( p# c
- p: k3 d" Z, j; b

) V( y( S: x* F0 L  M【问题描述】
9 W2 F6 a! c  W2 I1 [$ L; \" x/ `$ i1 C1 b0 L) c3 e3 y
EMI辐射未达到要求,以下是未优化时的测试图片:
  s0 b# a9 h% d/ m- i/ A. s( e( t" g% z* [% [1 c. N& L
未改善时的EMI辐射报告

  t8 b" H" D; O/ r+ t【解决思路】+ U' X- ?1 t  B. ]

- N- K) M$ ~- [: T) Z: L5 e" n1、更换元器件:采用EMI/EMC优化的元器件替换原有元器件,如滤波电容、阻尼电感等。6 S" z! i' Q& D  y8 T
$ _2 h$ Z3 i( _# j2 i5 e1 K) O
2、使用合适的滤波器/电容:在开关电源的输入和输出端口加入合适的滤波器,降低EMI噪声。
6 A8 X5 x1 `% R4 Z
( X& m7 R; v2 h& L# I7 r/ h9 g3、优化开关管的驱动电路:使用合适的开关管驱动电路,减小开关管的开关时间,降低EMI噪声。
; K* \) w9 ]% E) L
" \) |3 o3 B: s  p4、合理的屏蔽设计:所有的电缆应当尽量使用屏蔽型的,并将其合理连接到设备的屏蔽壳体上,以达到屏蔽目的。  y3 h$ k. }2 f5 j. F3 L# ?
, H( {, w) c" S( y7 N9 Q
5、优化引脚连接:通过缩短元件引脚长度,增加抗干扰能力,减少寄生电容和电感EMI/EMC干扰,同时也可以增加电路的可靠性。4 T) w  w( n2 t9 h) A5 y  D

+ I% b) A4 n3 s( C4 b  i! d% O6、优化PCB布局:合理布局电路板,减少回路面积,降低电磁干扰;引入分段并联接地结构,确保大地的连续性和完备电性,减少共模噪声。
" q1 [( [, a2 _: v9 O( `+ v. f! p+ s: x; G6 F! a  r
【调通要点】
5 Y0 o$ }& D5 B0 }1 R7 b' ^+ Z% x. E1 e8 [9 D! l4 O
由于PCB已经定型,所以上述改进意见最后不能轻易实现第5,6条,只有在前面四点方向上面考虑:! O/ a& _+ v0 H5 m/ t: p: X* r

, z; x1 |* d& @  K% w1 Z1 v
改变RC值,调整吸收参数优化开关波形,以及二极管适当调用慢管
适当增加初级差模电感感量,500K之前改善明显
增加变压器屏蔽层,处于初级绕组外面,另外磁芯接地
8 @" U% {% }: T# h0 t+ }" {1 r
【最终结果】
5 Q5 z5 v. l; R' R4 Z
在改动不大的前提下,通过与优化前的EMI测试对比发现,EMI整体测试效果改善明显,其中满足客户PK值6DB余量要求。如果此思路还没有达到理想效果,则要考虑调整变压器绕组结构,甚至可通过优化PCB走线来予以解决。) S3 G/ a8 U' S5 H/ z( ~5 w
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: D3 a6 A# l  O/ r# V

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