ออกแบบเทคนิคการลด emi ในวงจร smps

ในบทความก่อนหน้าของฉันเกี่ยวกับ EMI เราได้ตรวจสอบว่าแหล่งที่มาของ EMI โดยเจตนา / ไม่ได้ตั้งใจอย่างไรและส่งผลต่อประสิทธิภาพของอุปกรณ์ไฟฟ้า / อิเล็กทรอนิกส์อื่น ๆ (เหยื่อ) รอบตัวอย่างไร ตามด้วยบทความอื่นเรื่อง Electro Magnetic Compatibility (EMC) ซึ่งให้ข้อมูลเชิงลึกเกี่ยวกับอันตรายของ EMI และนำเสนอบริบทบางประการว่าการพิจารณา EMI ที่ไม่ดีอาจส่งผลเสียต่อประสิทธิภาพการทำงานของตลาดของผลิตภัณฑ์ได้อย่างไรไม่ว่าจะเป็นเพราะการควบคุมหรือความล้มเหลวในการทำงาน

บทความทั้งสองมีเคล็ดลับกว้าง ๆ ในการลด EMI (ขาออกหรือขาเข้า) ในการออกแบบ แต่ในบทความถัดไปเราจะเจาะลึกลงไปและตรวจสอบวิธีลด EMI ในหน่วยการทำงานบางอย่างของผลิตภัณฑ์อิเล็กทรอนิกส์ของคุณ เราจะเริ่มต้นด้วยการลด EMI ในหน่วยจ่ายไฟโดยเน้นเฉพาะที่ Switch Mode Power Supplies

Switch Mode แหล่งจ่ายไฟเป็นคำทั่วไปสำหรับแหล่งจ่ายไฟ AC-DC หรือ DC-DC ที่ใช้วงจรที่มีการดำเนินการสวิตชิ่งอย่างรวดเร็วสำหรับการเปลี่ยนแรงดันไฟฟ้า / การแปลง (บัคหรือบูสต์) พวกเขาโดดเด่นด้วยประสิทธิภาพสูงฟอร์มแฟคเตอร์ขนาดเล็กและการใช้พลังงานต่ำซึ่งทำให้พวกเขาเป็นแหล่งจ่ายไฟที่เป็นตัวเลือกสำหรับอุปกรณ์ / ผลิตภัณฑ์อิเล็กทรอนิกส์ใหม่แม้ว่าจะมีความซับซ้อนและยากต่อการออกแบบอย่างมากเมื่อเทียบกับที่ใช้ เป็นที่นิยมวัสดุเชิงเส้นพลังงานอย่างไรก็ตามนอกเหนือจากความซับซ้อนของการออกแบบแล้ว SMPS ยังนำเสนอภัยคุกคามในการสร้าง EMI ที่สำคัญเนื่องจากความถี่ในการสลับที่รวดเร็วที่พวกเขาใช้เพื่อให้ได้ประสิทธิภาพสูงตามที่พวกเขารู้จัก

เนื่องจากมีการพัฒนาอุปกรณ์ (เหยื่อ / แหล่งที่มาของ EMI) มากขึ้นทุกวันการเอาชนะ EMI จึงกลายเป็นความท้าทายที่สำคัญสำหรับวิศวกรและการบรรลุความเข้ากันได้ทางแม่เหล็กไฟฟ้า (EMC) จึงมีความสำคัญพอ ๆ กับการทำให้อุปกรณ์ทำงานได้อย่างถูกต้อง

สำหรับบทความในวันนี้เราจะดูลักษณะและแหล่งที่มาของ EMI ใน SMPS และตรวจสอบเทคนิค / แนวทางการออกแบบบางอย่างที่สามารถใช้ในการบรรเทา

แหล่งที่มาของ EMI ใน SMPS

การแก้ไขปัญหา EMI โดยทั่วไปต้องมีความเข้าใจเกี่ยวกับแหล่งที่มาของสัญญาณรบกวนเส้นทางการเชื่อมต่อไปยังวงจรอื่น ๆ (เหยื่อ) และลักษณะของเหยื่อที่ประสิทธิภาพได้รับผลกระทบในทางลบ ในระหว่างการพัฒนาผลิตภัณฑ์โดยปกติแทบจะเป็นไปไม่ได้ที่จะระบุผลกระทบของ EMI ต่อเหยื่อที่อาจเกิดขึ้นได้ดังนั้นความพยายามในการควบคุม EMIมักมุ่งเน้นไปที่การลดแหล่งที่มาของการปล่อย (หรือลดความอ่อนไหว) และกำจัด / ลดเส้นทางการมีเพศสัมพันธ์

สำคัญแหล่งที่มาของอีเอ็มไอในอุปกรณ์ไฟฟ้า SMPSสามารถโยงไปถึงลักษณะการออกแบบธรรมชาติของพวกเขาและลักษณะการเปลี่ยนไม่ว่าในระหว่างกระบวนการแปลงจาก AC-DC หรือ DC-DC ส่วนประกอบการสลับ MOSFET ใน SMPS การเปิดหรือปิดที่ความถี่สูงสร้างคลื่นไซน์เท็จ (คลื่นสี่เหลี่ยม) ซึ่งอาจอธิบายโดยอนุกรมฟูริเยร์ว่า การรวมคลื่นไซน์จำนวนมากด้วยความถี่ที่สัมพันธ์กันอย่างกลมกลืน สเปกตรัมของฮาร์มอนิกฟูเรียร์เต็มรูปแบบซึ่งเป็นผลมาจากการทำงานของสวิตชิ่งกลายเป็น EMI ที่ส่งจากแหล่งจ่ายไฟไปยังวงจรอื่น ๆ ในอุปกรณ์และไปยังอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ใกล้เคียงที่มีความไวต่อความถี่เหล่านี้

นอกเหนือจากเสียงรบกวนจากการสลับแล้วแหล่งที่มาของ EMI อีกแห่งใน SMPS คือการเปลี่ยนกระแสเร็ว (dI / dt) และแรงดันไฟฟ้า (dV / dt) (ซึ่งเกี่ยวข้องกับการสลับด้วย) ตามสมการของแมกซ์เวลล์กระแสสลับและแรงดันไฟฟ้านี้จะทำให้เกิดสนามแม่เหล็กไฟฟ้าสลับและในขณะที่ขนาดของสนามลดลงตามระยะทางมันจะทำปฏิกิริยากับชิ้นส่วนที่เป็นตัวนำ (เช่นร่องรอยทองแดงบน PCB) ซึ่งทำหน้าที่เหมือนเสาอากาศและทำให้เกิดเสียงรบกวนเพิ่มเติมบนเส้น ซึ่งนำไปสู่ ​​EMI

ตอนนี้ EMI ที่แหล่งกำเนิดไม่เป็นอันตราย (ในบางครั้ง) จนกว่าจะรวมเข้ากับวงจรหรืออุปกรณ์ใกล้เคียง (เหยื่อ) ด้วยการกำจัด / ลดเส้นทางการเชื่อมต่อที่อาจเกิดขึ้นโดยทั่วไปแล้ว EMI สามารถลดลงได้ ตามที่กล่าวไว้ในบทความ“ Introduction to EMI” โดยทั่วไปแล้วการมีเพศสัมพันธ์ของ EMI จะเกิดขึ้นผ่าน การนำ (ผ่านเส้นทางที่ไม่ต้องการ / นำกลับมาใช้ใหม่หรือที่เรียกว่า "วงจรแอบ") การเหนี่ยวนำ (การมีเพศสัมพันธ์โดยองค์ประกอบอุปนัยหรือตัวเก็บประจุเช่นหม้อแปลง) และการแผ่รังสี (เหนืออากาศ)

ด้วยการทำความเข้าใจเส้นทางการเชื่อมต่อเหล่านี้และผลกระทบต่อ EMI ในแหล่งจ่ายไฟโหมดสวิตช์นักออกแบบสามารถสร้างระบบของตนในลักษณะที่ลดอิทธิพลของเส้นทางการเชื่อมต่อและการแพร่กระจายของสัญญาณรบกวนจะลดลง

กลไกการเชื่อมต่อ EMI ประเภทต่างๆ

เราจะพูดถึงกลไกการมีเพศสัมพันธ์แต่ละอย่างที่เกี่ยวข้องกับ SMPS และสร้างองค์ประกอบของการออกแบบ SMPS ที่ก่อให้เกิดการดำรงอยู่

Radiated EMI ใน SMPS:

Radiated couplingเกิดขึ้นเมื่อแหล่งกำเนิดและตัวรับ (เหยื่อ) ทำหน้าที่เป็นเสาอากาศวิทยุ แหล่งกำเนิดแผ่คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าซึ่งแพร่กระจายไปทั่วพื้นที่เปิดโล่งระหว่างแหล่งกำเนิดและเหยื่อ ในการแพร่กระจายของ SMPS Radiated EMIมักจะเกี่ยวข้องกับกระแสไฟฟ้าที่สลับที่มี di / dt สูงซึ่งได้รับแรงหนุนจากการมีอยู่ของลูปที่มีเวลาเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็วในปัจจุบันเนื่องจากรูปแบบการออกแบบที่ไม่ดีและการเดินสายที่ก่อให้เกิดการเหนี่ยวนำการรั่วไหล

พิจารณาวงจรด้านล่าง

การเปลี่ยนแปลงกระแสอย่างรวดเร็วในวงจรทำให้เกิดแรงดันไฟฟ้าที่มีเสียงดัง (Vnoise) นอกเหนือจากเอาต์พุตแรงดันไฟฟ้าปกติ (Vmeas) กลไกการมีเพศสัมพันธ์คล้ายกับการทำงานของหม้อแปลงเช่นที่ Vnoise ได้รับจากสมการ

_{เสียง} V = R _M / (R _S + R _M) * M * di / dt

โดยที่ M / K คือปัจจัยการมีเพศสัมพันธ์ที่ขึ้นอยู่กับระยะทางพื้นที่และการวางแนวของลูปแม่เหล็กและการดูดซับแม่เหล็กระหว่างลูปที่เป็นปัญหาเช่นเดียวกับในหม้อแปลง ดังนั้นในการออกแบบ / เลย์เอาต์ PCB ที่มีการพิจารณาการวางแนวลูปที่ไม่ดีและพื้นที่วงปัจจุบันขนาดใหญ่จึงมีแนวโน้มที่จะมี EMI ที่แผ่รังสีในระดับที่สูงขึ้น

ดำเนินการ EMI ใน SMPS:

Conduction Couplingเกิดขึ้นเมื่อการปล่อย EMI ถูกส่งผ่านไปตามตัวนำ (สายไฟสายเคเบิลเปลือกหุ้มและร่องรอยทองแดงบน PCBs) ที่เชื่อมต่อแหล่งที่มาของ EMI และตัวรับเข้าด้วยกัน การเชื่อมต่อ EMI ในลักษณะนี้เป็นเรื่องปกติในสายจ่ายไฟและมักจะหนักในส่วนประกอบ H-field

Conduction Coupling ใน SMPS เป็นการนำโหมดทั่วไป (สัญญาณรบกวนปรากฏในเฟสบนสาย + ve และ GND) หรือโหมด Differential (สัญญาณรบกวนปรากฏนอกเฟสบนตัวนำสองตัว)

การปล่อยมลพิษในโหมดทั่วไปมักเกิดจากความจุของปรสิตเช่นฮีทซิงค์และหม้อแปลงพร้อมกับโครงร่างของบอร์ดและการเปลี่ยนรูปคลื่นแรงดันไฟฟ้าข้ามสวิตช์

ในทางกลับกันโหมดดิฟเฟอเรนเชียลดำเนินการปล่อยมลพิษเป็นผลมาจากการดำเนินการสวิตชิ่งซึ่งทำให้เกิดพัลส์ปัจจุบันที่อินพุตและสร้างสวิตชิ่งเดือยที่นำไปสู่การมีอยู่ของสัญญาณรบกวนที่แตกต่างกัน

Inductive EMI ใน SMPS:

การมีเพศสัมพันธ์แบบอุปนัยเกิดขึ้นเมื่อมีไฟฟ้า (เนื่องจากมีการเชื่อมต่อแบบ capacitively) หรือแม่เหล็ก (เนื่องจากมีการเหนี่ยวนำควบคู่กัน) การเหนี่ยวนำ EMI ระหว่างแหล่งกำเนิดและเหยื่อการมีเพศสัมพันธ์ทางไฟฟ้าหรือการเชื่อมต่อแบบ Capacitiveเกิดขึ้นเมื่อมีสนามไฟฟ้าที่แตกต่างกันระหว่างตัวนำสองตัวที่อยู่ติดกันทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงของแรงดันไฟฟ้าในช่องว่างระหว่างพวกเขาในขณะที่การเชื่อมต่อแบบแม่เหล็กหรือการเชื่อมต่อแบบอุปนัยเกิดขึ้นเมื่อมีสนามแม่เหล็กที่แตกต่างกันระหว่างตัวนำขนานสองตัวทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลง ในแรงดันไฟฟ้าตามตัวนำรับ

โดยสรุปในขณะที่แหล่งที่มาหลักของ EMI ใน SMPS คือการดำเนินการสลับความถี่สูงพร้อมกับผลลัพธ์ที่รวดเร็ว di / dt หรือ dv / dt transients ตัวเปิดใช้งานที่อำนวยความสะดวกในการแพร่กระจาย / การแพร่กระจายของ EMI ที่สร้างขึ้นไปยังเหยื่อที่อาจเกิดขึ้นบนบอร์ดเดียวกัน (หรือระบบภายนอก) เป็นปัจจัยที่เป็นผลมาจากการเลือกส่วนประกอบที่ไม่ดีรูปแบบการออกแบบที่ไม่ดีและการมีอยู่ของตัวเหนี่ยวนำ / ความจุหลงทางในเส้นทางปัจจุบัน

เทคนิคการออกแบบเพื่อลด EMI ใน SMPS

ก่อนที่จะอ่านหัวข้อนี้คุณอาจต้องพิจารณามาตรฐานและข้อบังคับรอบ ๆ EMI / EMC เพื่อเตือนความจำว่าเป้าหมายการออกแบบคืออะไร แม้ว่ามาตรฐานจะแตกต่างกันไประหว่างประเทศ / ภูมิภาค แต่สองมาตรฐานที่ได้รับการยอมรับอย่างกว้างขวางที่สุดซึ่งต้องขอบคุณการประสานกันเป็นที่ยอมรับสำหรับการรับรองในภูมิภาคส่วนใหญ่ ได้แก่ ข้อบังคับ FCC EMI Control และ CISPR 22 (ฉบับที่สามของ International Special Committee on Radio Interference (CISPR), Pub.22) รายละเอียดที่ซับซ้อนของสองมาตรฐานนี้สรุปไว้ในบทความมาตรฐาน EMI ซึ่งเราได้กล่าวถึงก่อนหน้านี้

การผ่านกระบวนการรับรอง EMCหรือเพียงแค่ตรวจสอบให้แน่ใจว่าอุปกรณ์ของคุณทำงานได้ดีเมื่ออยู่รอบ ๆ อุปกรณ์อื่น ๆ ทำให้คุณต้องรักษาระดับการปล่อยมลพิษให้ต่ำกว่าค่าที่อธิบายไว้ในมาตรฐาน

มีแนวทางการออกแบบหลายวิธีสำหรับการลด EMI ใน SMPS และเราจะพยายามครอบคลุมทีละวิธี

1. เป็น Linear

สุจริตพูดถ้าใบสมัครของคุณสามารถจ่ายมัน (ความหนาและไม่มีประสิทธิภาพธรรมชาติ) คุณสามารถช่วยตัวเองมากของแหล่งจ่ายไฟที่เกี่ยวข้องกับความเครียดอีเอ็มไอโดยใช้เส้นตรงพาวเวอร์ซัพพลายพวกเขาไม่ได้สร้าง EMI ที่สำคัญและจะไม่เสียเวลาและเงินในการพัฒนามากนัก เพื่อประสิทธิภาพแม้ว่าอาจจะไม่เทียบเท่ากับ SMPS แต่คุณก็ยังคงได้รับระดับประสิทธิภาพที่เหมาะสมโดยใช้ตัวควบคุมเชิงเส้นของ LDO

2. ใช้โมดูลพลังงาน

การปฏิบัติตามแนวทางปฏิบัติที่ดีที่สุดเพื่อให้ได้ประสิทธิภาพของ EMI ที่ดีในบางครั้งอาจไม่ดีพอ ในสถานการณ์เหล่านั้นที่คุณไม่สามารถหาเวลาหรือทรัพยากรอื่น ๆ เพื่อปรับแต่งและให้ได้ผลลัพธ์ EMI ที่ดีที่สุดแนวทางหนึ่งที่มักจะใช้ได้ผลคือการเปลี่ยนไปใช้โมดูลพลังงาน

โมดูลพลังงานไม่สมบูรณ์แบบ แต่สิ่งหนึ่งที่พวกเขาทำได้ดีทำให้แน่ใจว่าคุณจะไม่ตกอยู่ในกับดักของผู้ร้าย EMI ทั่วไปเช่นรูปแบบการออกแบบที่ไม่ดีและการเหนี่ยวนำ / ความจุแบบกาฝาก โมดูลพลังงานที่ดีที่สุดบางตัวในตลาดมีความจำเป็นในการเอาชนะ EMI อยู่แล้วและได้รับการออกแบบมาเพื่อให้การพัฒนาอุปกรณ์จ่ายไฟที่รวดเร็วและง่ายดายพร้อมประสิทธิภาพ EMI ที่ดี ผู้ผลิตเช่น Murata, Recom, Mornsun เป็นต้นมีโมดูล SMPS มากมายที่ดูแลปัญหา EMI และ EMC ให้เราอยู่แล้ว

ตัวอย่างเช่นมักจะมีส่วนประกอบส่วนใหญ่เช่นตัวเหนี่ยวนำซึ่งเชื่อมต่อภายในภายในบรรจุภัณฑ์ดังนั้นจึงมีพื้นที่วงเล็ก ๆ อยู่ภายในโมดูลและ EMI ที่แผ่ออกมาจะลดลง บางโมดูลไปไกลถึงการป้องกันตัวเหนี่ยวนำและโหนดสวิตช์เพื่อป้องกัน Radiated EMI จากขดลวด

3. การป้องกัน

กลไกการบังคับเดรัจฉานสำหรับการลดอีเอ็มจะป้องกัน SMPS กับโลหะ สิ่งนี้ทำได้โดยการจัดวางแหล่งกำเนิดเสียงรบกวนในแหล่งจ่ายไฟภายในตัวเรือนที่เป็นสื่อกระแสไฟฟ้า (โลหะ) ที่ต่อสายดินโดยมีการเชื่อมต่อกับวงจรภายนอกเพียงอย่างเดียวผ่านตัวกรองในสายการผลิต

อย่างไรก็ตามการป้องกันจะเพิ่มต้นทุนเพิ่มเติมในด้านวัสดุและขนาด PCB ให้กับโครงการดังนั้นจึงอาจเป็นความคิดที่ไม่ดีสำหรับโครงการที่มีเป้าหมายต้นทุนต่ำ

4. การเพิ่มประสิทธิภาพเค้าโครง

เค้าโครงการออกแบบถือเป็นหนึ่งในประเด็นหลักที่อำนวยความสะดวกในการเผยแพร่ EMI ทั่วทั้งวงจร นี่คือเหตุผลที่หนึ่งในเทคนิคทั่วไปทั่วไปในการลด EMI ใน SMPS คือ Layout Optimization บางครั้งอาจเป็นคำที่ค่อนข้างคลุมเครือเนื่องจากอาจหมายถึงสิ่งที่แตกต่างกันตั้งแต่การกำจัดส่วนประกอบของปรสิตไปจนถึงการแยกโหนดที่มีเสียงดังออกจากโหนดที่ไวต่อเสียงรบกวนและการลดพื้นที่วนซ้ำในปัจจุบันเป็นต้น

เคล็ดลับการเพิ่มประสิทธิภาพการจัดวางบางส่วนสำหรับการออกแบบ SMPS ได้แก่

ป้องกันโหนดที่ไวต่อเสียงรบกวนจากโหนดที่มีเสียงดัง

ซึ่งสามารถทำได้โดยการจัดตำแหน่งให้ห่างจากกันมากที่สุดเพื่อป้องกันการเชื่อมต่อแม่เหล็กไฟฟ้าระหว่างกัน ตัวอย่างบางส่วนของโหนดที่ไวต่อเสียงและมีเสียงดังมีอยู่ในตารางด้านล่าง

โหนดที่มีเสียงดัง	โหนดที่ไวต่อเสียง
ตัวเหนี่ยวนำ	เส้นทางการตรวจจับ
สลับโหนด	เครือข่ายค่าตอบแทน
ตัวเก็บประจุ dI / dt สูง	พินข้อเสนอแนะ
FETs	วงจรควบคุม

เก็บร่องรอยของ Noise-Sensitive Nodes Short

ร่องรอยทองแดงบน PCB ทำหน้าที่เป็นเสาอากาศสำหรับ Radiated EMI ซึ่งเป็นวิธีที่ดีที่สุดวิธีหนึ่งในการป้องกันไม่ให้ร่องรอยที่เชื่อมต่อโดยตรงกับโหนดที่ไวต่อเสียงรบกวนจากการได้รับ EMI ที่ฉายรังสีคือการทำให้พวกมันสั้นที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้โดยการย้ายส่วนประกอบที่พวกมันอยู่ ที่จะเชื่อมต่อให้ใกล้ที่สุด ตัวอย่างเช่นการติดตามยาวจากเครือข่ายตัวแบ่งตัวต้านทานที่ป้อนเข้าสู่พินป้อนกลับ (FB) สามารถทำหน้าที่เป็นเสาอากาศและรับ EMI ที่แผ่ออกมารอบ ๆ สัญญาณรบกวนที่ป้อนไปยังพิน Feedback จะทำให้เกิดเสียงรบกวนเพิ่มเติมที่เอาต์พุตของระบบทำให้ประสิทธิภาพของอุปกรณ์ไม่เสถียร

ลดพื้นที่ลูปวิกฤต (เสาอากาศ)

ร่องรอย / สายไฟที่มีรูปคลื่นการสลับควรอยู่ใกล้กันมากที่สุด

Radiated EMI เป็นสัดส่วนโดยตรงกับขนาดของกระแส (I) และพื้นที่ลูป (A) ที่มันไหลผ่านเช่นนี้โดยการลดพื้นที่ของกระแส / แรงดันเราสามารถลดระดับของ EMI ที่แผ่ออกมาได้ วิธีที่ดีในการทำเช่นนี้สำหรับสายไฟคือการวางสายไฟและเส้นทางกลับทับกันบนชั้นที่อยู่ติดกันของ PCB

ลดการเหนี่ยวนำหลงทาง

ความต้านทานของห่วงลวด (ซึ่งก่อให้เกิดการแผ่รังสี EMI ตามสัดส่วนของพื้นที่) สามารถลดลงได้โดยการเพิ่มขนาดของแทร็ก (สายไฟ) บน PCB และกำหนดเส้นทางขนานกับเส้นทางกลับเพื่อลดการเหนี่ยวนำของแทร็ก.

สายดิน

ระนาบกราวด์ที่ไม่แตกซึ่งตั้งอยู่บนพื้นผิวด้านนอกของ PCB ให้เส้นทางการส่งกลับที่สั้นที่สุดสำหรับ EMI โดยเฉพาะอย่างยิ่งเมื่ออยู่ด้านล่างของแหล่ง EMI โดยตรงซึ่งจะยับยั้งการแผ่รังสี EMI อย่างมาก อย่างไรก็ตามเครื่องบินภาคพื้นดินอาจเป็นปัญหาได้หากคุณยอมให้มีการตัดผ่านพวกมันด้วยร่องรอยอื่น ๆ การตัดสามารถเพิ่มพื้นที่ลูปที่มีประสิทธิภาพและนำไปสู่ระดับ EMI ที่มีนัยสำคัญเนื่องจากกระแสที่ส่งกลับต้องหาเส้นทางที่ยาวขึ้นเพื่อไปรอบ ๆ การตัดเพื่อกลับไปยังแหล่งที่มาปัจจุบัน

ฟิลเตอร์

ฟิลเตอร์ EMI เป็นสิ่งที่จำเป็นสำหรับอุปกรณ์จ่ายไฟโดยเฉพาะอย่างยิ่งสำหรับการลด EMI ที่ดำเนินการ โดยปกติจะอยู่ที่อินพุตและ / หรือเอาต์พุตของแหล่งจ่ายไฟ ที่อินพุตจะช่วยกรองสัญญาณรบกวนจากไฟเมนและที่เอาต์พุตจะป้องกันไม่ให้เสียงรบกวนจากแหล่งจ่ายไปกระทบกับส่วนที่เหลือของวงจร

ในการออกแบบตัวกรอง EMI เพื่อลด EMI ที่ดำเนินการโดยปกติแล้วสิ่งสำคัญคือต้องปฏิบัติต่อการปล่อยที่ดำเนินการในโหมดทั่วไปแยกจากการปล่อยโหมดต่างกันเนื่องจากพารามิเตอร์สำหรับตัวกรองที่จะจัดการกับตัวกรองจะแตกต่างกัน

สำหรับโหมดดิฟเฟอเรนเชียลที่ดำเนินการกรอง EMI ตัวกรองอินพุตมักประกอบด้วยตัวเก็บประจุแบบอิเล็กโทรไลต์และเซรามิกรวมกันเพื่อลดทอนกระแสของโหมดดิฟเฟอเรนเชียลอย่างมีประสิทธิภาพที่ความถี่การสลับพื้นฐานที่ต่ำกว่าและที่ความถี่ฮาร์มอนิกที่สูงขึ้น ในสถานการณ์ที่จำเป็นต้องมีการปราบปรามเพิ่มเติมตัวเหนี่ยวนำจะถูกเพิ่มเป็นอนุกรมพร้อมกับอินพุตเพื่อสร้างตัวกรองความถี่ต่ำ LC ขั้นตอนเดียว

สำหรับโหมดทั่วไปที่ดำเนินการกรอง EMIการกรองสามารถทำได้อย่างมีประสิทธิภาพโดยการเชื่อมต่อตัวเก็บประจุแบบบายพาสระหว่างสายไฟ (ทั้งอินพุตและเอาต์พุต) และกราวด์ ในสถานการณ์ที่จำเป็นต้องมีการลดทอนเพิ่มเติมอาจมีการเพิ่มตัวเหนี่ยวนำโช้กคู่เข้ากับสายไฟ

โดยทั่วไปการออกแบบตัวกรองควรพิจารณาสถานการณ์ที่เลวร้ายที่สุดเมื่อเลือกส่วนประกอบ ตัวอย่างเช่น Common-mode EMI จะสูงสุดด้วยแรงดันไฟฟ้าอินพุตสูงในขณะที่ Differential Mode EMI จะสูงสุดด้วยแรงดันไฟฟ้าต่ำและกระแสโหลดสูง

สรุป

การพิจารณาประเด็นทั้งหมดที่กล่าวมาข้างต้นในการออกแบบอุปกรณ์จ่ายไฟแบบสวิตชิ่งมักเป็นเรื่องที่ท้าทายซึ่งเป็นสาเหตุหนึ่งที่ทำให้การลด EMI ถูกเรียกว่า "ศิลปะมืด" ได้อย่างมีประสิทธิภาพ แต่เมื่อคุณคุ้นเคยกับมันมากขึ้นก็จะกลายเป็นลักษณะที่สอง.

ต้องขอบคุณ IoT และความก้าวหน้าทางเทคโนโลยีที่แตกต่างกันความเข้ากันได้ทางแม่เหล็กไฟฟ้าและความสามารถทั่วไปของอุปกรณ์แต่ละชิ้นในการทำงานอย่างถูกต้องภายใต้สภาวะการทำงานปกติโดยไม่ส่งผลเสียต่อการทำงานของอุปกรณ์อื่น ๆ ที่อยู่ในบริเวณใกล้เคียงจึงมีความสำคัญมากกว่าเดิม อุปกรณ์ต้องไม่ไวต่อ EMI จากแหล่งที่มาโดยเจตนาหรือไม่ได้ตั้งใจในบริเวณใกล้เคียงและในเวลาเดียวกันจะต้องไม่แผ่รังสีรบกวน (โดยตั้งใจหรือไม่ตั้งใจ) ในระดับที่อาจทำให้อุปกรณ์อื่นทำงานผิดพลาด

ด้วยเหตุผลด้านต้นทุนสิ่งสำคัญคือต้องพิจารณา EMC ในช่วงเริ่มต้นของการออกแบบ SMPS สิ่งสำคัญคือต้องพิจารณาว่าการเชื่อมต่อแหล่งจ่ายไฟเข้ากับอุปกรณ์หลักมีผลต่อพลวัตของ EMI ในอุปกรณ์ทั้งสองอย่างไรในกรณีส่วนใหญ่โดยเฉพาะอย่างยิ่งสำหรับ SMPS แบบฝังตัวแหล่งจ่ายไฟจะได้รับการรับรองร่วมกับอุปกรณ์เป็นหน่วยเดียวและทุกช่วงเวลา อาจนำไปสู่ความล้มเหลว