开关电源应用:CD电容与电阻对传导影响解析

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:
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:
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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