引言
对于开关电源,由于高速开关的原因,容易导致EMI问题。其中EMI传导的通常解决方法是在输入端添加π形滤波器,下图粉红色线框部分为π形滤波器电路。
对于滤波器元器件的选择,CF、LF为主要滤波器件,具体值可以通过公式进行计算得到(可参考《传导对策及PCB布线注意事项》);CD一般取CIN的2~4倍,由于CIN电容一般选择较大,进而导致CD电容过大。在客户的角度上,这既增加了成本,又占用了大量PCB板空间。那么CD和ESRD是否是必须的呢?他们究竟能起到多大的作用? 下面进行实验测试。
XL4301测试
使用XL4301测试,VIN=12V/24V,输出设置为5V,负载为2.5Ω水泥电阻,测试标准为EN55015。原理图如下:
VIN=12V,原理图未做更改:
VIN=12V,CD、R4去掉:
VIN=24V,原理图未做更改:
VIN=24V,CD、R4去掉:
XL4015传导测试
使用XL4015测试,VIN=12V,输出设置为5V,负载为1.76Ω水泥电阻,测试标准为EN55015。原理图如下(相比于XL4301,下图在输入端额外增加了1个共模电感,用于滤除频率较高的共模信号):
L2、L3短接,CD、CF1~CF3、R4均未焊接(无滤波器件):
无滤波器时,传导干扰很严重。
按照4015原理图,分别对比CD、R4和共模电感L3的作用:
有CD电容和ESRD、无共模电感 有CD电容和ESRD、有共模电感
无CD电容和ESRD、无共模电感 无CD电容和ESRD、有共模电感
从上图可看出,CD电容和ESRD对低频噪声有一定改善,但效果不是很明显;共模电感对高频噪声抑制效果明显。
总结:
1.CD电容能起到一定作用,但通过良好的设计,只使用LF和CF也可以将EMI传导干扰衰减到理想的范围内;
2.对于频率较高的干扰,如果π形滤波器无法滤除,可以尝试在输入端添加共模电感。由于频率较高,共模电感感量不需要很大,并且感量过大时,如果共模电感的两绕组感量差距较大,差模电流有可能导致其磁饱和,从而失去滤除共模信号的作用;
3.传导干扰受PCB布线影响较大,具体请参考《传导对策及PCB布线注意事项》。
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