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应对改变 恩宁电磁兼容技术为智能家电加速
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应对改变 恩宁电磁兼容技术为智能家电加速

2020-07-23 09:46:33 来源:半导体器件应用网 点击:1921

【大比特导读】为了尽可能从技术设计上解决电源与电磁兼容问题,恩宁安全技术(上海)有限公司总工程师徐强华,进行了基于电源电磁设计原则分析并提出解决对策。主要针对电子电器产品电磁兼容分析方法、开关电源在电磁兼容中的位置、控制器电磁兼容设计原则以及如何实现家用电器产品的电磁兼容等关键要点

时至如今,节能化、自动化、智能化的家电产品已不再是纸上概念,可自动调节变频的家用电器,可适应多元化需求的智慧家用电子产品......不断走近千家万户,影响并改变着人们的生活,越来越多用户开始选择智能家电。其中作为连接智能家电的电源与智能控制电磁兼容,是最直接关系到智能家电能否可靠工作的重要因素。

为了尽可能从技术设计上解决电源与电磁兼容问题,6月19日“第15届(顺德)家电电源与智能控制技术创新研讨会”上,恩宁安全技术(上海)有限公司总工程师徐强华,进行了基于电源电磁设计原则分析并提出解决对策。

恩宁安全技术总工程师徐强华
恩宁安全技术总工程师徐强华

在本次演讲中,徐强华教授主要针对电子电器产品电磁兼容分析方法、开关电源在电磁兼容中的位置、控制器电磁兼容设计原则以及如何实现家用电器产品的电磁兼容等关键要点,阐述在家用电器产品设计上反复会遇到的难题疑点。

电磁兼容下的开关电源

首先,徐强华从电磁兼容定义上解释道,设备或系统在其电磁环境中能正常工作且不对该环境中任何事物构成不能承受的电磁骚扰能力。而且电磁兼容问题都有三大要素:骚扰源、耦合路径以及接收器(敏感电路),最为常见的就是骚扰源抑制、在耦合路径抑制骚扰以及提高接收电路抗干扰能力。

如果从部件的角度来分析方法的话,开关电源就变得至关重要。徐强华表示,在多变的电磁环境中,近场电磁耦合,电磁能量密集度高,电磁环境复杂较为恶劣;而且产品电源端口首当其冲,传导骚扰、谐波、浪涌、电压跌落及电压变化都要一定风险;此时如果来自产品的传导骚扰等箱体内电磁耦合的传导分量,安装位置不确定的话,很容易引起输入与输出线的耦合。

因此,在设计或测试家用产品的开关电源EMI时候需要注意以下频段超标的相关细节:

开关电源EMI各个频段超标的对策
开关电源EMI各个频段超标的对策

以开关电源CE测试频段与器件的关系为例,0.15-0.5MHz ,以差模干扰为主,1.增大CX 电容量;2.添加差模电感L;3.小功率电源可采用型滤波器处理。0.5-5MHz ,差模共模混合,采用输入端并联CX电容来判断差摸或共模骚扰,然后加以解决,1.对于差模干扰超标可调整X 电容量,添加差模电感器,调差模电感量;2.对于共模干扰超标可添加共模电感,选用合理的电感量来抑制;3.也可改变整流二极管特性来处理一对快速二极管如FR107 一对普通整流二极管1N4007。5MHz以上以共摸骚扰为主,采用抑制共摸的方法1.对于外壳接地的,在地线上用一个磁环串绕2-3 圈会对10MHz以上骚扰有效;2.可选择紧贴变压器的铁芯粘铜箔; 铜箔闭环;3.增加或调整跨接变压器的CP2A(正反馈)、CP2B(负反馈)电容的大小。

电源适配器电路骚扰抑制原理
电源适配器电路骚扰抑制原理

电磁兼容下的智能控制器

另外,控制器电磁兼容的发展趋势始终离不开小型化、集成化、抗干扰能力不断加强化。徐强华认为,按照以上基础要点,控制器电磁兼容设计原则自然就要从弱地、端口去耦、能量控制、不留空脚、集中、短线、阻抗匹配、LC滤波以及屏蔽方面去考虑控制器的电磁兼容共性。

再通过以上设计原则回归到家电产品的电磁兼容应用。要知道,电磁兼容试验只是最终验证产品是否满足设计需求的手段,要开发一个可以满足电磁兼容要求的电子电器产品,需要在对电子电器产品开发整个生命周期的EMC 风险进行管理。徐强华表示,通过整个开发流程的管控可以有效避免不必要的电磁兼容问题的发生,同时可以通过布局、布线、滤波、接地等方法,寻求低成本的解决很多电磁兼容问题,通过合理规划和管理最终达到节约研发成本,提高研发效率的目的。

总的来说,电磁兼容是家用电器产品实现更智能化必经之道,其中要经过对电子电器产品的电磁兼容性风险评估;在电子电器产品的设计初级阶段,依据产品的电磁兼容标准要求(或客户要求),对评估结果进行对策,并落实到设计图中;分阶段地对设计结果进行有效性验证;对设计结果做出必要的调整;设置EMC测试点、设置端口滤波、设置时钟信号的抑制回路、设置信号完整性的匹配电路等等。

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