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晶导快恢复桥——为您大大节省EMI滤波成本

发布时间:2022-06-29 13:46:30      点击次数:117

在电源设计中,EMI的整改常常会花费工程师大量时间,不是因为整不过,而是因为体积和成本限制,那有什么神器可以快速解决此问题呢,不妨试试晶导快恢复桥。看下面这个CE波形,是不是好像在哪见过?


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接下来我们将电源板上普通ABS210替换成晶导同规格快恢复桥FTB10S-20,测试CE波形如下:

图片2.png

我们将以上两个波形进行对比:

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这时您可能会好奇:差异这么大,真的假的?为什么?是否普遍适用?

针对以上问题我们做了详细测试分析,如果您对干货不感兴趣,可以直接跳到末尾结论部分。

01

对CE的真实作用?

是如何降成本的?

客户在批量的12V2A适配器PCBA,反激PSR三绕组架构,滤波采用一个共模做π型滤波+Y电容:

图片4.png

一.晶导快恢复桥和某品牌软桥对CE的作用:对差模干扰的抑制有改善,对共模干扰的作用不大

(1)去掉共模电感对比

图片5.png

图A

图A可见晶导快恢复桥和某品牌软桥在此时基本一样,没有作用或者效果不大。

(2)图A基础上加差模工字电感220uH+104 X电容测试FTB10S-20和晶导ABS210

图片6.png

图B

将图A对比可见,增加差模电感和104  X电容,对CE的抑制幅度很大,而差模电感和104 X电 容主要作用是抑制差模干扰。

二.晶导快恢复桥结合差模电感能大大减小输入滤波电感和电容的成本:

(1)将33mH共模电感换成差模2.2mH(无104  X电容)对比晶导ABS210和FTB10S-20:

图片7.png

(2)在上图基础上将2.2mH差模换成220uH差模对比晶导ABS210(绿色和蓝色线)和FTB10S-20(棕色和橙色线):

图片8.png

对比两图和图B对比可见,相对普通桥,使用晶导快恢复桥至少可以省一个X电容,或者可以将33mH的UU9.8替换换成很小的一个220uH甚至100uH的色环电感(从市场售价来看30mH的UU9.8约0.2-0.25元,104/275V X2电容约0.08元,220uH色环约0.05元,也就是最在本方案上最大可以节省0.2元),而在实际替换应用中通过工程的调试匹配更好的组合,可以降低更多成本。

02

晶导快恢复桥对CE

作用原理的探究:

(一)CE测试电路LISN网络

图片9.png

(二)差模干扰的传导路径

图片10.png

EMI三要素:

干扰源

耦合路径

被干扰设备(EMI测试设备)

(三)晶导快恢复桥堆改善CE的原理分析

为了简化分析,暂不考虑其他器件寄生电感电容,相对0.1uF的X电容和30mH的共模电感,寄生参数本身值小的多,起的作用也就很有限。

Ø  桥堆本身是干扰源还是抑制了其他干扰?

(1) 假设桥堆本身是产生干扰的干扰源,而晶导快恢复桥和普通桥对产生的干扰大小不同导致CE的结果差异较大

图片11.png

图C

FTB10S-20\ABS210去掉输入所有滤波电感电容

测试图

图片12.png

图D

FTB10S-20和某品牌软桥去掉输入所有滤波电感电容测试图

图C、D对比可见,在系统板上,桥堆本身并不产生干扰

(2)假设桥堆在差模电感的共同作用下,本身也会参与抑制其他干扰源的传导

图片13.png

图E  

FTB10S-20\ABS210将共模换成差模220uH(无X电容)

测试图

图E与图C、D的对比可见,桥堆与差模电感共同作用下对CE起到了很大的改善。

而晶导快恢复桥FTB10S-20的作用更大更明显。

综合(1)、(2)可见,桥堆本身并不产生干扰,或者干扰本身特别小,可以忽略。主要是在差模电感的辅助下抑制了传导路径。

(3)传导路径分析:

图片14.png

由上图及说明可见,在不考虑寄生参数和二极管的反向恢复时间的情况下,开关电流在大电容的ESR上形成的高频差模电流主要通过变压器再到开关MOS再到桥堆二极管的阳极,从而被EMI接收机接收到。

其中一大部分被差模电感的阻抗和X电容消耗了(差模电感主要通过高频的阻抗大特性来衰减,而X电容通过高频时的容抗小来短路消耗,这时候接收机接收到的差模干扰就会变小),一小部分被寄生的电感电容消耗掉,还有一部分通过Y电容消耗掉。

而考虑到桥堆二极管的反向恢复时间,此时间内在大电容的ESR上形成的高频差模电流

也会传导出去一部分,其路径见上图粗红色标记的路径,这部分被传导出去的差模干扰主要与二极管的Trr参数有关。

从前面的测试数据可见,一定范围内,时间越长被传导出去的干扰越大,而在有差模电感的情况下,差模电感会衰减或者阻碍这种传导。如果没有差模电感,因为总的阻抗变小,即使Trr时间很短,也会造成差模干扰的大部分被传导到桥堆前,从而被LISN网络检测到,这时候,如果有X电容的存在,差模干扰就会被短路部分。

再加上电源桥后一般是大的电解电容,桥堆二极管恢复时间主要集中在能量最大的一个窄角度的波峰处,所以对传导干扰的作用就会比较明显。

1)快恢复桥或者以上所述软桥对EMI的传导抑制主要表现在差模上,而对差模干扰的抑制主要是因为其相对普通桥,其Trr时间较短,通过的高频干扰大大减小。

(2)在高P应用中,快恢复桥相对普通桥对CE的改善作用会变小甚至和普通桥一样,因为高P应用中本身差模干扰小且二极管反向恢复时下对应的桥后干扰电流也会小很多。

Ø 下面是一个差模滤波结构,可帮助我们判断差模干扰的存在:

选型1.jpg

选型2.jpg



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