【導讀】本文提供了使濾波器達到EMI性能的方法,這種方法涉及了對電源開關頻率的調制,以引入邊帶能量,并改變窄帶噪聲到寬帶的發(fā)射特征,從而有效地衰減諧波峰值。需要注意的是,總體EMI性能并沒有降低,只是被重新分布了。
在測定EMI性能時,您是否發(fā)現無論您采用何種方法濾波都依然會出現超出規(guī)范幾dB的問題呢?有一種方法或許可以幫助您達到EMI性能要求,或簡化您的濾波器設計。這種方法涉及了對電源開關頻率的調制,以引入邊帶能量,并改變窄帶噪聲到寬帶的發(fā)射特征,從而有效地衰減諧波峰值。需要注意的是,總體EMI性能并沒有降低,只是被重新分布了。
利用正弦調制,可控變量的兩個變量為調制頻率(fm)以及您改變電源開關頻率(Δf)的幅度。調制指數(B)為這兩個變量的比:
B=Δf/fm
圖1顯示了通過正弦波改變調制指數產生的影響。當Β=0時,沒有出現頻移,只有一條譜線。當Β=1時,頻率特征開始延伸,且中心頻率分量下降了20%。當Β=2時,該特征將進一步延伸,且最大頻率分量為初始狀態(tài)的60%。頻率調制理論可以用于量化該頻譜中能量的大小。Carson法則表明大部分能量都將被包含在2*(Δf+fm)帶寬中。
圖1:調制電源開關頻率延伸了EMI特征
圖2顯示了更大的調制指數,并表明降低12dB以上的峰值EMI性能是有可能的。
圖2:更大的調制指數可以進一步降低峰值EMI性能
選取調制頻率和頻移是兩個很重要的方面。首先,調制頻率應該高于EMI接收機帶寬,這樣接收機才不會同時對兩個邊帶進行測量。但是,如果您選取的頻率太高,那么電源控制環(huán)路可能無法完全控制這種變化,從而帶來相同速率下的輸出電壓變化。另外,這種調制還會引起電源中出現可聞噪聲。因此,我們選取的調制頻率一般不能高出接收機帶寬太多,但要大于可聞噪聲范圍。很顯然,從圖2我們可以看出,較大地改變工作頻率更為可取。然而,這樣會影響到電源設計,意識到這一點非常重要。也就是說,為最低工作頻率選擇磁性元件。此外,輸出電容還需要處理更低頻率運行帶來的更大的紋波電流。
圖3對有頻率調制和無頻率調制的EMI性能測量值進行了對比。此時的調制指數為4,正如我們預料的那樣,基頻下EMI性能大約降低了8dB。其他方面也很重要。諧波被抹入(smearinto)同其編號相對應的頻帶中,即第三諧波延展至基頻的三倍。這種情況會在一些較高頻率下重復,從而使噪聲底限大大高于固定頻率的情況。因此,這種方法可能并不適用于低噪聲系統(tǒng)。但是,通過增加設計裕度和最小化EMI濾波器成本,許多系統(tǒng)都已受益于這種方法。
圖3:改變電源頻率降低了基頻但提高了噪聲底限