DVD數字視盤機電磁干擾設計
3 EMI設計
3.1 開關電源的EMI設計
開關電源是電子設備的重要組成部分。電子設備中運行的電信號相對開關電源在幅值和能量上要小得多,這意味著開關電源通常是電子設備的最強干擾源。開關電源產生干擾的原因很多,如由于外部電網中負載、電壓的隨機變化造成開關電源的輸入電流含有較多的噪聲;內部的功率開關管在截止和導通之間的高速切換產生豐富的高次諧波干擾,整流二極管反向恢復時產生的突變尖峰電流干擾,高速率變化的電壓和對地分布電容產生的傳導干擾等。在DVD數字視盤機中,為了減小開關電源的EMl干擾,采取了以下措施:
3.1.1 開關變壓器的EMI設計
為減少電源電路中的干擾,首先開關變壓器采用反激式激勵方式,反激式變壓器開關電源的原理圖如圖1所示。Ui為開關電源的輸入電壓,T為高頻變壓器,SW為控制開關。由于整流二極管的存在,反激式開關電源在控制開關接通期間不向負載提供功率輸出,僅在控制開關關斷期間才把儲存能量轉化為反電動勢向負載輸出,因此,輸入電源出現(xiàn)變化時,開關電源不能立即對輸出電壓和電流產生反映,只有到下個工作周期中電源關斷時才起作用,即反激式開關電源輸出電壓的瞬態(tài)反應較遲緩;同時由于儲能濾波電容的容量很大,使輸出電壓穩(wěn)定,減少了高頻干擾。
另外,反激式電源變壓器應注意變壓器氣隙的大小,氣隙越大變壓器的帶負載能力越強,但變壓器的漏感越大,在滿足帶負載能力的前提下,漏感要盡量小些,以減小漏感產生的干擾。同時,為了減小原、副邊的雜散電容.在變壓器的初次級之間加入一層銅層屏蔽層,切斷初次級的干擾傳播通道。
3.1.2 開關變壓器輸出濾波器設計
良好的濾波技術對于開關電源的EMl具有明顯的效果。在開關變壓器輸出端接入LC共模一差模濾波和π型濾波器(如圖2所示),來抑制開關電源中的EMI干擾。Cx為電源跨接電容,濾除共模干擾信號,常用陶瓷電容或聚脂薄膜電容,取0.22~0.47μF;Cy為旁路電容,濾除差模信號,在4 700 pF以下,電容量過大會影響設備的絕緣性能;L1是共模線圈,由兩個繞在同一個高導磁率磁芯上的繞組組成,感量為幾十mH。調整電感、電容,使諧振頻率與干擾頻率相近或接近干擾頻率的中心頻率。對頻率很高的電磁干擾,可以使用三端電容或穿心電容進行濾波。
另外,Cx及Cy的引線和連接地引線應盡量短,以使接地阻抗盡量小,噪聲能經過電容旁路到地線;濾波器盡量靠近輸入端口.避免濾波器輸入輸出發(fā)生耦合,而失去濾波作用。
3.l.3 采用MOS型開關集成電路
采用STR6651 MOS型開關集成電路,它是一種多數載流子運動的半導體器件,所需要的驅動功率小,則驅動電路的元器件電磁輻射的能量小。另外,該開關集成電路內含脈沖尖峰吸收電路,使得尖峰干擾大為減少。
3.2 音頻/視頻的EMI設計
3.2.1 采用具有濾波連接器的電纜
在音頻/視頻設計中,最薄弱的EMI設計環(huán)節(jié)為連接設備的電纜。普通屏蔽電纜是金屬編制網,上面的孔洞會在高頻時產生泄露,不能滿足對于高頻干擾的屏蔽。為此采用了帶有濾波連接器的電纜,在每個連接器的孔上面安裝了一個低通濾波器,消除了信號線上面的高頻干擾。從而減小了電纜上面的輻射。
3.2.2 在音頻/視頻輸出口串接EMI器件
不同的EMI器件,其高頻衰減頻率不同,其參數選擇應根據EMI試驗確定。例如在DVD-1000數字視盤機中,音頻EMI的參數為:在100 MHz時,Z=(1 000±250)Ω。這樣,輸出信號的高頻能量大大減小,即高頻干擾大大減小。
3.2.3 音頻/視頻輸出的布線
為降低接地電阻,消除分布電容的影響,音頻/視頻輸出RCA座采用大面積接地,其接地端和金屬外殼相連;同時加強對視頻D/A、音頻D/A的設計,使之輸出信號中的高頻諧波分量很小。
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