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如何解决LED电源设计EMI / EMC问题​

发布日期:2015-10-24






在所有EMC的话题,主要的问题是由接地不当造成的。有三种信号地方法:单点,多点和混合。当低于1MHz的开关电路的频率,可以是一个单点接地的电磁兼容性(EMC)是意外的电磁能量的发电,传输和接收的研究中,以及由此引起的能量的有害影响。 EMC的目标是在相同的环境,包括不同的设备的电磁现象是能正常工作,而不是在此环境下,有能力以产生任何设备不能容忍的电磁干扰。传统上说,EMC包含EMI(电磁干扰)和EMS(电磁敏感性)两个方面。
电磁干扰(EMI)是任何传导或具有产生将减少的一个装置,设备或系统的性能,或不利地影响电磁现象的电压和电流相关联的电磁效应。
电磁干扰的LED电源,工程师们要考虑的主要方面有:电路措施,EMI滤波,组件选择,干扰屏蔽和印刷电路板设计。
对于LED电源工程师的设计,电磁干扰是一个关键的问题一直存在于设计。我怎样才能解决这个问题?让我们来看看几个因素影响电磁兼容性。
  因素一是数量影响EMC
  (1)驱动电源
最初,LED电源是线性电源,在工作,但会损失以热的形式大量的能量线性电源。线性电源的工作,所以他一定是从高分到低分压压装置改变,一般都是变压器,整流,然后输出直流电压。虽然笨重,热,优点在于,外部干扰小,电磁干扰,同时也容易解决。
而现在越来越多的采用LED开关电源,在PWM形式LED驱动电源在功率晶体管工作开启和关闭状态。在传导,低电压,大电流;关闭,高电压,电流,因此从功率半导体器件所产生的损失小。缺点是比较明显的,电磁干扰(EMI)和更严重。 (2)开关频率
LED电源的电磁兼容性问题一般是电源开关电路。开关电路是干扰的开关电源的主要来源之一。
LED驱动电源开关电路是主要由开关和高频变压器的开关电路的核心。它产生的du / dt的具有相对大的脉冲,宽带和丰富的谐波。
主要原因是高频脉冲干扰:负荷开关高频变压器初级线圈是感性负载。

    

图1:产生的开关脉冲尖峰


  在进行瞬间,初级线圈产生较大的浪涌电流,在初级绕组高浪涌电压尖峰的出现;断开的时刻,由于初级线圈的漏磁通,从而导致从初级线圈的能量转移到两个辅助线圈的任何部分,以叠加在关断电压阻尼振荡电路形成尖峰,形成了一个关断电压尖峰。

高频脉冲,以产生更多的排放量,周期信号以产生更多的排放。在LED供电系统中,开关电路产生的电流尖峰,以及当负载电流的变化会产生电流尖峰。这是电磁干扰的来源之一。

    (3)Groundethod,但不适合用于高频率;在高频应用中,最好的多点接地。混合地面低单点接地,高频多点接地方式。地面布局是关键,接地电路高频数字电路和低级别的模拟电路不要混用。

    (4)PCB设计

适当的印刷电路板(PCB)的布局,以防止电磁干扰是必不可少的。

复位电路设计(5)智能LED电源

在LED电源,LED有很多智能单片机控制的电源,并与单片机控制一些LED电源的开关电路的占空比,微控制器监视系统运行整个LED电源起着特别重要的作用中,由于干扰的所有源不能所有在一起成为有效的修正防御屏障隔离或附加地,一旦进入CPU的干扰与该程序的正常运行,然后重置系统测量软件处理的组合。常用来复位系统有以下两种:

①外部复位系统。外部“看门狗”电路,也可以用于设计自己的特殊的“看门狗”芯片打造。因此,如果程序系统陷入无限循环,并且循环情况与“DOG”的信号,则该复位电路不能达到它的正常功能。

②现在,越来越多的LED电源已重置系统上自己的片,因此用户可以方便地使用其内部复位定时器,但一些智能LED电源控制电路,复位命令太简单,所以还是会有一个无限循环的上面描述为“狗”指令失去监督作用。

干扰措施二五金加工方法二

为了解决电磁干扰LED驱动电源的问题可从以下几方面:

    1.降低电源本身的开关噪声

   ①软开关技术:增加在原始硬开关电路的电感和电容元件,用一个谐振电感和电容器,以降低开关的du / dt和di / dt的的过程,从而当开关装置之前开设的电压降在电压上升之前的电流上升和电流下降以消除重叠电压和电流或关闭。

    ②开关频率调制技术:通过调制开关频率fc,焦点FC及其谐波2FC,能量3FC ......散布在周围的带,以减少每个频率点的电磁干扰的幅度。

   ③组件:选择容易产生噪音,易于传导和辐射噪声成分。通常,尤其值得注意的是,二极管和变压器绕组类组件的选择。反向恢复电流,恢复时间短,非常适合快速恢复二极管整流高频开关电源设备部分。

    ④合理利用电磁干扰滤波器:EMI滤波器的主要目的,电源噪声电磁干扰,它属于射频干扰(RFI),其传导噪声频谱实质上为10KHz〜30MHz的,高达150MHz。

在正常情况下,该差模干扰幅度,所造成的小的低频干扰;共模干扰振幅,高频率,可通过导线产生辐射,较大的干扰引起的。削弱传导干扰,最有效的方法是安装EMI滤波器输入和开关电源电路的输出。

LED电源通常使用一个简单的单级EMI滤波器,包括共模扼流圈和滤波电容。

图2是传统的LED电源滤波器,L C1和C2用来滤除共模干扰,C3和C4串联方式滤除干扰。当发生共模干扰,磁通由于在两个线圈L时相同的方向,迅速总电感耦合增加后,使共模信号呈现一个大的电感,所以不容易通过,所以称为公共模扼流线圈。其两个线圈卷绕在铁氧体磁环低损耗,高导磁率。 R为放电电阻,可以累积的电荷对C3泄放掉,以避免电荷累积并影响滤波器特性,而且要电源将电源线L的端部后,将N不带电,以确保安全使用。


          

                                    图2现有的LED电源滤波器

  ⑤EMI滤波器,能有效抑制电磁干扰的开关电源适配器


图3是电源适配器0.15MHz〜30MHz的传导噪声波形切换时没有EMI滤波器的曲线。

曲线b为EMI滤波器之后增加的波形,这将是电磁干扰衰减50分贝(UV)〜70分贝(UV)。显然,更好的EMI滤波器插入。

前设置和电磁干扰滤波器的传输加到负载两端,分别U1和U2的噪声电压后,计算公式是20lgU1 / U 2。

以分贝表示分贝的插入损耗,更大的分贝值,表明较强的抑制噪声的能力。

在图3 E中所示增加的损耗测量电路是噪声信号发生器,滋是信号源的内部阻抗,ZL是负载阻抗,并且通常为50欧姆。可选的噪声频率范围为10KHz〜30MHz的。首先分别在噪声的不同频率测量的周围U1加入负载两端EMI滤波器压降,U2,然后进入每个频率点计算式20lgU1 / U2的插入损耗值,最后出口的插入损耗曲线。

  

                  图3:前,后加入的情况EMI滤波器


  2.切断传输干扰信号的路径

   ①电源线的干扰可以使用电源线滤波器去除。合理有效的开关电源EMI电源滤波器应该是差模和共模干扰具有较强的抑制作用。

    ②提高了电磁兼容设计PCB板

印刷电路板为LED供电系统支持组件和设备,它们提供的组件和装置之间的电路连接。随着电子技术的迅速发展,PCB密度越来越高。电磁兼容的LED电源系统PCB设计质量有很大影响。

实践证明,即使电路原理图设计是正确的,在印刷电路板的设计不当,会产生不利的LED电源的可靠性的影响。

PCB抗干扰设计,包括PCB布局,布线和接地,其目的是减少PCB线路串扰和电磁辐射的PCB。

此外,引起交流声频率一般变压器的电磁干扰一般在50HZ,不正确的布线和接地的嗡嗡声,因为倍频整流电路的作用是100HZ左右,仔细分辨还是察觉。

正确的接线方法是选择主滤波电容引脚作为集中地,强与弱信号接地严格分开,地上总的总结。

因此,在印刷电路板的设计中,我们要注意正确的做法,遵守PCB设计的一般原则,并应符合抗干扰设计的要求。


    3.增强了抗干扰能力,身体不安


在LED电源系统的输入/输出也干扰源导线,接收无线电频率干扰信号源拿起,我们一般采取旨在有效措施:

    ①通过必要的共同模式/差分模式抑制电路,还采取一些过滤和防电磁屏蔽,以减少干扰的进入。




    ②取为条件在各个隔离措施(如光学隔离或磁隔离)准许,从而阻断干扰的传播。




    ③防雷措施




从室外排挤引进电源线,信号线,室外或室内使用的LED电源系统考虑雷击问题的系统。常用的抗避雷装置包括:气体放电管,TVS(瞬态电压抑制)等。气体放电管当电源电压低于一定值,一般为几十或几百V V,气体击穿放电,电力线强烈冲动传导到大地越大。 TVS可以被看作是两个平行和相反方向的齐纳二极管,当横跨传导的电压超过一定值。其特点是可以通过几十万来瞬态电流。