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時間:2019-12-02
  首先我们来看一下能够影响到EMI/EMC的几个因素:驱动电源的电路结构;开关频率、接地、PCB设计、智能LED电源的复位电路设计。由于最初的LED电源就是线性电源,但是线性电源在工作时会以发热的形式损耗大量能量。线性电源的工作方式,使他从高压变低压必须有将压装置,一般的都是变压器,再经过整流输出直流电压。虽然笨重,发热量大,优点是,对外干扰小,电磁干扰小,也容易解决。而现在使用比较多的LED开关电源,都是以 PWM形式的LED驱动电源是让功率晶体管工作在导通和关断状态。在导通时,电压低,电流大;关断时,电压高,电流小,因此功率半导体器件上所产生的损耗也很小。缺点比较明显的是,电磁干扰(EMI)也更严重。
  LED電源的電磁兼容出現問題一般是開關電路的電源中。而開關電路是開關電源的主要幹擾源之一。開關電路是LED驅動電源的核心,開關電路主要由開關管和高頻變壓器組成。它産生的du/dt具有較大幅度的脈沖,頻帶較寬且諧波豐富。這種高頻脈沖幹擾産生的主要原因是:開關管負載爲高頻變壓器初級線圈,是感性負載。導通瞬間,初級線圈産生很大的湧流,並在初級線圈的兩端出現較高的浪湧尖峰電壓;斷開瞬間,由于初級線圈的漏磁通,致使部分能量沒有從一次線圈傳輸到二次線圈,電路中形成帶有尖峰的衰減振蕩,疊加在關斷電壓上,形成關斷電壓尖峰。高頻脈沖産生更多的發射,周期性信號産生更多的發射。在LED電源系統中,開關電路産生電流尖峰信號,而當負載電流變化時也會産生電流尖峰信號。這就電磁幹擾根源之一。
  基本上在所有電磁幹擾問題的題目中,主要是因爲不適當的接地引起的。有三種信號接地方法:單點、多點和混合。在開關電路頻率低于1MHz時,可采用單點接地方法,但不適宜高頻;在高頻應用中,最好采用多點接地。混合接地是低頻用單點接地,而高頻用多點接地的方法。地線布局是關鍵,高頻數字電路和低電平模擬電路的接地電路盡不能混合。可以說適當的印刷電路板(PCB)布線對防止EMI是至關重要的。在LED電源中,有不少智能LED電源采用單片機控制,並且有的LED電源采用單片機控制開關電路的占空比,單片機的看門狗系統對整個LED電源的運行起著特別重要的作用,由于所有的幹擾源不可能全部被隔離或往除,一旦進進CPU幹擾程序的正常運行,那麽複位系統結合軟件處理措施就成了一道有效的糾錯防禦的屏障了。常用的複位系統有以下兩種:①外部複位系統。外部“看門狗”電路可以自己設計也可以用專門的“看門狗”芯片來搭建。這樣,假如程序系統陷進一個死循環,而該循環中恰巧有著“喂狗”信號的話,那麽該複位電路就無法實現它的應有的功能了。②現在越來越多的LED電源都帶有自己的片上複位系統,這樣用戶就可以很方便的使用其內部的複位定時器了,但是,有些智能LED電源的控制電路複位指令太過于簡單,這樣也會存在象上述死循環那樣的“喂狗”指令,使其失往監控作用。
 

  要解決LED驅動電源的電磁幹擾問題,從硬件上可從以下幾個方面入手:
  1.減少開關電源本身的幹擾:軟開關技術,在原有的硬開關電路中增加電感和電容元件,利用電感和電容的諧振,降低開關過程中的du/dt和di/dt,使開關器件開通時電壓的下降先于電流的上升,或關斷時電流的下降先于電壓的上升,來消除電壓和電流的重疊。開關頻率調制技術,通過調制開關頻率fc,把集中在fc及其諧波2fc、3fc…上的能量分散到它們周圍的頻帶上,以降低各個頻點上的EMI幅值。元器件的選擇,選擇不易産生噪聲、不易傳導和輻射噪聲的元器件。通常特別值得注意的是,二極管和變壓器等繞組類元器件的選用。反向恢複電流小、恢複時間短的快速恢複二極管是開關電源高頻整流部分的理想器件。合理使用電磁幹擾濾波器,EMI濾波器的主要目的之一,電網噪聲是電磁幹擾的一種,它屬于射頻幹擾(RFI),其傳導噪聲的頻譜大致爲10KHz~30MHz,最高可達150MHz.在一般情況下,差模幹擾幅度小,頻率低,所造成的幹擾較小;共模幹擾幅度大,頻率高,還可以通過導線産生輻射,所造成的幹擾較大。欲削弱傳導幹擾,最有效的方法就是在開關電源輸入和輸出電路中加裝電磁幹擾濾波器。LED電源一般采用簡易式單級EMI濾波器,主要包括共模扼流圈和濾波電容。EMI濾波器能有效抑制開關電源適配器的電磁幹擾。
  2.通過切斷幹擾信號的傳播途徑來減少電磁幹擾問題:第一種情況是電源線幹擾可以使用電源線濾波器濾除。一個合理有效的開關電源EMI濾波器應該對電源線上差模和共模幹擾都有較強的抑制作用。改善PCB板的電磁兼容性設計PCB是LED電源系統中電路元件和器件的支撐件,它提供電路元件和器件之間的電氣連接。隨著電子技術的飛速發展,PCB的密度越來越高。PCB設計的好壞對LED電源系統的電磁兼容性影響很大。實踐證實,即使電路原理圖設計正確,印刷電路板設計不當,也會對LED電源系統的可靠性産生不利影響。PCB抗幹擾設計主要包括PCB布局、布線及接地,其目的是減小PCB的電磁輻射和PCB上電路之間的串擾。還有,一般變壓器電磁幹擾引發的交流聲頻率一般爲50HZ左右,而地線布線不當導致的交流聲,由于整流電路的倍頻作用頻率約爲100HZ,仔細區分還是可以察覺的。因此,在設計印刷電路板的時候,應留意采用正確的方法,遵守PCB設計的一般原則,並應符合抗幹擾的設計要求。
  3.主动大幅增强受干扰体的抗干扰能力:在LED电源系统中输进/输出也是干扰源的传导线,和接收射频干扰信号的拾检源,我们设计时一般要采取有效的措施:采用必要的共模/差模抑制电路,同时也要采取一定的滤波和防电磁屏蔽措施以减小干扰的进进。在条件许可的情况下尽可能采取各种隔离措施(如光电隔离或者磁电隔离),从而阻断干扰的传播。防雷击措施,室外使用的LED电源系统或从室外排挤引进室内的电源线、信号线,要考虑系统的防雷击题目。常用的防雷击器件有:气体放电管、TVS(Transient Voltage Suppression)等。气体放电管是当电源的电压大于某一数值时,通常为数十V或数百V,气体击穿放电,将电源线上强冲击脉冲导进大地。TVS可以看成两个并联且方向相反的齐纳二极管,当两端电压高于某一值时导通。其特点是可以瞬态通过数百乃上千A的电流。
  通過本文我們可以總結出針對于LED電源EMC/EMI的主要幾個控制技術是:電路措施、EMI濾波、元器件選擇、屏蔽和印制電路板抗幹擾設計等。如果能正確合理的對這些問題進行解決,通過LED驅動電源順利通過3C認證,不是問題!
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