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开关电源EMC设计要领(三)

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nc965
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  • 2016-1-11 18:07:55
开关电源EMC设计要领(一)----主要内容:EMC设计基本方法及非隔离系统设计举例
开关电源EMC设计要领(二)----主要内容:EMC拓扑结构、信号模型及二线制隔离系统
开关电源EMC设计要领(三)----主要内容:屏蔽接地及三线制隔离系统

开关电源EMC设计要领(四)----PPT文档:总结

上个贴发到现在,突然冒出一些其他问题,为不打乱原帖秩序,暂先开此贴,将有关内容移植过来,各位先讨论着。我有机会也参加讨论,希望最后能形成若干有价值的结论。


nc965
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  • 2016-1-11 18:15:53
 
lclbf         
楼主:我遇到电源放在灯管外面可以过,放在铝材灯管里面超标!是啥原因?怎么处理?下面是测试图片



nc965      
铝材灯管壳体有啥连接没?

lclbf      
电源驱动没有和外壳链接。外壳也没有接地。下面是我布局的板子,帮我看看是不是很多地方有问题。





               
nc965         
你这个是非隔离,关于非隔离的EMC(接地)的一般处理方法,请参考【一帖】内容和案列,你对照一下,应该还有改进的余地。不过有一个问题提醒一下:你这种细长结构,再加上灯板走线,已经完全落在300MHz振子天线长度范围内了,处理起来可能还稍有不同,特别是某些原来声称长度不是问题的连接,现在也可能成了问题,没有单独讲,你自己注意了。
你这个是悬浮的金属外壳,就是【二贴】顶楼几个人大惊小怪的结构,我也不反对你继续悬浮,除非必要,不必处理(免得增加成本)。
金属外壳,一般的问题都是外壳增加了差模应力导致的传导变差,你这个电源小,先尽量按之前的说法把传导做得余量多一点即可解决问题,不行再议。

lclbf
后来我在输入和输出的正极加了222的Y电容效果没有变化,地是通的,是Y电容容量不对?还是其他原因?

Evanma
给你一个模型图,你就大概明白为什么会这样了。放在外边过了,放在一个金属壳下边就挂了的原因,




设备放在外边的时候C1和C2是不存在的,共模途径固定。 放在悬空金属壳下边之后,相当于增加了C1和C2,这时候,人为的增加(扩大)了共模回流面积,辐射强度一定是比第一种环境大的。
之前遇到过一个塑胶壳的产品,因为在上边贴了一张金属铭板,造成辐射超标,跟ji你设备造成超标的模型是一样的。原因知道了,解决起来就简单一些,想想,怎么办?
具体的案例和分析及其方案解决,可以发帖,我来作答,李工的这个帖子,是讨论验证一些基本的EMC观点,大家不要打乱了节奏。
               
lclbf
是不是把外壳接地问题就可以解决?还有没有其他简单的方法?

wqfeee
郑军奇的 《xx案例》那本书里有你这样子的类似例子,也就是454楼说的一样。书里有更详细的说明。

nc965
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  • 2016-1-11 18:45:19
 
楼上的问题涉及到金属外壳的EMC处理,之前也有若干人提出这个问题,觉得比较典型,专题讨论:
9、除了输出端子以外,还有以下地方也可能要求接地,怎么接?
       变压器或者电感外壳要接地。散热器要接地。金属外壳要接地。金属外壳既要充当散热器又要接地,晕死!

Deshine
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  • 2016-1-15 10:55:22
 
塑料壳的产品,在底下垫一块薄的铜皮不是可以改善辐射吗?怎么会变差?还有不是金属壳的电源辐射比塑料壳的好整吗?
nc965
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  • 2016-1-15 11:02:05
 
那才不一定。
Deshine
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副总工程师
  • 2016-1-18 10:22:25
 
好吧,看来传导辐射这东西真是捉摸不定的,没有一定的观点。
nc965
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  • 2016-1-18 10:41:55
 
摘录上贴442楼:
有些人说:EMC影响因素很多、不能一概而论、没有一定之规,谁说的都不一定靠谱,理论和实际差距太大,具体问题要具体分析。其实,这些说法都是因为没找到头绪的托词。其实,接地就是总头绪,顺着这个思路去吧,一定是靠谱的,但前提是,你得知道哪里是地。

Deshine
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  • 2016-1-19 10:13:39
 
是不是弄清楚了热地、冷地、大地,EMC就好处理了
nc965
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  • 2016-1-19 11:25:52
 
弄清楚了开关电源 PCB 板上的地,才好处理。
也就是:任何干扰,你与 PCB 板上的地关系越深,阻抗越低,这就意味着你与大地的关系越少,越不易形成共模干扰。
但是,传导干扰还有另外一些特殊性。
lclbf
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  • 2016-9-9 09:38:24
 
你说这本书有电子档的吗,具体名字。
nc965
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  • 2016-1-11 19:19:10
 
回复一下2楼 lclbf  后来提出的问题
你在输出增加Cz电容没有啥效果是在预料之中的,那是辐射措施,你现在是传导问题
看了你的板,基本上是裸奔,没啥EMC措施,应该是成本的压力。
注意人家给你的那个模型,虽然我觉得那个模型是错误的(错在哪里?还是错在没有把输入端子当成地),但是你也可以参考一下。
1、那个Cs1等效电容可能是元凶,意思你要让PCB上的热点布线尽量离开边缘,减少耦合(面积和距离),因为边缘就是最接近金属壳体的
2、Cs1耦合增加了外壳的噪音热度,2只Cs2等效电容接的是输入,那就是地,因此要增加其感应(面积和距离)耦合,以此减轻外壳的噪音热度。
3、但是你的输入有问题,都在差模前,上述措施不但不能奏效,还可能更严重。感觉应该:减小热点对外壳的耦合(必要时增加屏蔽),减少差模前的地对外壳的耦合,增加差模后的地对外壳的耦合(必要时用Y电容耦合),要这样子。
4、你在输出搞了一个共模,必要性要论证,可以改在输入端试试,也可以在输入端改用一个Cx电容(这时可以把差模改在桥前)试试,总之超得不多,应该是可以处理好的。
5,才发现,你的桥后地没有连接到输出,把差模放桥后+试试。
6、并不是把外壳简单接地就能解决问题的,何况,你这个是非隔离系统的悬浮外壳,往哪接?

admin
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  • 2016-1-12 08:39:30
 
再创经典
jackey86
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  • 2016-1-13 10:04:22
 
学习了,谢谢分享经验
parry_2000
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  • 2017-7-20 22:17:13
 
谢谢分享
gxg1122
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  • 2016-1-23 12:54:51
 
版主这经验总结的很是到位.EMI干扰滤除比较麻烦,系统接地很重要
模拟人生2012
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  • 2017-4-18 16:49:30
 
6R5U56RU
lclbf
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  • 2016-2-1 13:04:29
 
我现在把PCB重新布局,按照你说的方法和上面Evanma的模型图,我在敏感的线外加了一条地线,Y电容布线也加进去了。同时把输出的共模滤波器放在了前面,后面是不是还是要一个共模滤波器呢?你看看现在这样布局和我以前的是不是有所改善。下面是我的PCB布局图和原理图。
本帖最后由 lclbf 于 2016-2-1 13:06 编辑

顶层.png (31.72 KB, 下载次数: 129)

顶层.png

底层.png (31.51 KB, 下载次数: 119)

底层.png

应用原理图.png (31.58 KB, 下载次数: 161)

应用原理图.png
nc965
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  • 2016-2-1 17:52:16
 
感觉你很多地方间距不够了。
lclbf
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  • 2016-2-2 18:10:10
 
宽度限制了,充EMC方面看,和以前的板子有没有改善?还存在什么不足?还有共模滤波器和差模电感的电感量如何确定? 本帖最后由 lclbf 于 2016-2-2 18:11 编辑

nc965
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  • 2016-2-2 18:41:32
 
安全间距是第一位的,没什么比它重要,要首先满足。其他任何问题,比如电源是否正常、恒流精度、EMC能过否,都没有它重要。
很多工程师不注意间距,还找很多理由来说服自己,包括很多老板,只要出厂没问题就行,出厂是新板,很多问题要在长期使用中才会暴露出来,你的电源是拿来卖的,能卖出去就行,但买电源的人是拿来用的,要用很久,可能应用环境很恶劣。
最近就结识了一位老总,说他们的电源有湿闪问题,我说那是板的问题、间距问题,而他归结为洗板水的质量问题,意思跟这个差不多。洗板水只不过提前模拟了电源的某种恶劣工况,根本上你的板必须设计成即使遇到这样的恶劣工况也应该不出问题才是块好板(当然,这并不是说可以继续使用劣质的洗板水)。
比如,第一时间就注意到你用的8PIN芯片,高压没留间距,非常大的问题,这种设计缺陷,我是感觉芒刺在眼的。

tonghwd
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  • 2017-2-9 20:39:28
 
可否指出一二,那是间距需改进?
nc965
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  • 2017-2-11 10:40:19
 
这个贴有个简单公式:【电压采样电阻注意事项】。
间距公式很简单,每百伏减半得到毫米,500V对应2.5mm。工程师要习惯用这个办法随时注意你的布线间距。
比如这个例子,高压应力大约400V
1、整流管D2封装焊盘的间距不足以在中间再布置一根走线。
2、D5\R2\C2之间也是高压、间距不够
3、U1的6、7脚之间是高压,间距严重不足
4、。。。。。还有很多
tonghwd
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  • 2017-2-12 14:10:44
 
多谢版主指教,“每百伏减半如何理解”
nc965
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  • 2017-2-14 10:57:10
 

自己看着办的意思

lclbf
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  • 2016-10-28 08:24:55
 
这个问题把电感磁芯接地,前面加个合适电感量的共模问题解决了。
mingchristian
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  • 2016-1-12 08:05:36
 
前排占!前俩集非常精彩!
lvjlong
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  • 2016-1-12 14:45:51
 
顶起!!!加精
nc965
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  • 2016-1-18 20:23:58
 
鑫越电子
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LV8
副总工程师
  • 2016-1-18 21:03:18
 
不错的贴子,值得好好看看
skying
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LV6
高级工程师
  • 2016-1-20 10:27:18
 
大师开始讲新东西了,太好了!

超人123_
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初级工程师
  • 2016-1-22 23:38:22
 
楼主您好!请教您一个问题,希望您能科普一下EMI滤波器的知识。请问:
1.附件中的EMI滤波器差模电容和共模电容是什么类型的电容?
2.差模电容的容值是2u,他选择两个电容并联,两个电容的形状明显不一样,难道两个电容的容值之和为2u,这样有什么好处呢?
3.共模电感选择什么材料呢?
谢谢!

QQ图片20160122231005.png (68.6 KB, 下载次数: 129)

EMI滤波器

EMI滤波器
mingchristian
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LV8
副总工程师
  • 2016-1-23 08:19:58
 
1.目测是共模电感。
2.差模电容?前文我没细看,大概说在哪里吧,还用2UF这么大。
3.材质 R10K  这很多百度一下就好了
nc965
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  • 2016-1-23 10:43:47
 
这个贴是讲要领的,这些细节没打算纠缠,因为这并不是要领,但既然有问题提出,就试着说两句:
图中这个 EMI 滤波结构算是典型的结构,很多工程师都这样干,但是它不一定就是最好的结构,本帖重点就是说这个事:如果能少用一些东西,也能达到目的,为什么非要坚持这个结构呢?
说它是 EMI 滤波器,还不准确,即使你的唯一目的是EMI,但是它在你意料之外一般都会对 EMS 有所贡献,因此我建议还是叫 EMC 滤波器更为妥贴。
说它是 EMC 滤波器,还不准确,因为 EMC 滤波显著分为差模与共模,二者不仅所起的作用和解决的问题明显不同,而且设计考虑和方法、电路结构和元件也有明显区分,一般应该分为两个滤波器来对待和理解为妥,免得把自己搞糊涂。
图中黄色的叫 X 电容,按绝缘等级分档,当然也按容量分档,其高频特性与CBB电容相当,介质也是一样的(聚丙烯薄膜),唯一的区别应该是蒸发到薄膜上导电沉积更薄一点,目的是让它更容易被蒸发,从而使其自修复特性更好,因此耐压特性、抗高压击穿特性比 CBB 更好。不过现在某些生产厂家为了省钱或者减少体积,用的是聚酯薄膜(CL电容的材质),感觉这是偷工减料,估计高频特性和抗击穿特性都会打折扣。
至于个头大小,几个并?多半是空间和容量纠结的结果,很细节很细节的东西了,自己看着办吧。
那个磁环电感,同意楼上目测,是共模电感,磁芯一般是高导的(绿环),8K或者10K这样子,当然也有用其他材质的。这东西,很贵、很费电、很不安全、还发热,最好少用或者不用。
以上内容不算科普,算闲谈。

lxx86243212
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本网技工
  • 2016-1-23 16:42:42
 
围观下,对于EMC只是知道皮毛,mark
超人123_
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初级工程师
  • 2016-1-23 17:25:48
 
谢谢回复,还有几个疑问:1.滤波器怎么会对EMS有贡献,EMS一般不是需要靠屏蔽吗?2.您提到共模电感很费电和不安全是什么意思?3.差模电感一般用共模漏感,还是单独设计?4.由于滤波器的高频寄生参数,高频阶段滤波效果不好,应该怎么解决,论文中提到的消除电容寄生电感,电感消除寄生容在工程设计中实用吗,还是选用两级式结构?问题有点多,麻烦了!
nc965
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版主
  • 2016-1-23 17:48:31
 
1.滤波器怎么会对EMS有贡献,EMS一般不是需要靠屏蔽吗?
答:EMS和EMI是完全对应的,如果某个EMC干扰对于你是EMI,那对于别人就是EMS。如果你的EMS问题靠屏蔽就可以完全解决,那就不要对别人提传导要求。
2.您提到共模电感很费电和不安全是什么意思?
答:很费电的意思是绕组要发热,有损耗,会明显降低整机效率。不安全的意思是磁芯是导体,绕组之间、绕组和磁芯之间的绝缘可能是整个系统里最薄弱的。
3.差模电感一般用共模漏感,还是单独设计?
差模肯定是单独设计,共模最好设计成无(详见本帖其他内容),至于能否共用元件,那是设计技巧,概念不能含混。
4.由于滤波器的高频寄生参数,高频阶段滤波效果不好,应该怎么解决?
答:还是建议先分清共模差模再议。
论文中提到的消除电容寄生电感,电感消除寄生容在工程设计中实用吗。
答:虽然没有看你说的论文,但直观感觉多半不适用。
还是选用两级式结构?
答:不置可否。

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超人123_
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LV4
初级工程师
  • 2016-1-23 19:18:16
 
谢谢回复,第3条是我没有讲清楚,差模扼流圈肯定是有的,不过有的设计是设计好共模之后,让漏感作为差模,然后根据转折频率计算差模电容,有的设计是单独的磁芯设计差模扼流圈。
无共模电感设计为无还是初次听说,先看一下您的帖子。
yourxianbin
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本网技师
  • 2016-3-20 09:52:59
 
楼主,能否给出一些等效模型来讲解,否则并不能很清晰说明你的观点
lclbf
  • lclbf
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LV8
副总工程师
  • 2016-3-7 10:18:16
 
在设计差模电感和共模电感时,如何确定电感量?和电源工作频率有关还是功率大小有关系?
yourxianbin
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LV2
本网技师
  • 2016-3-20 09:53:24
 
楼主,能否给出一些等效模型来讲解,否则并不能很清晰说明你的观点
lqf537503
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高级工程师
  • 2016-3-23 09:50:52
 
我的PFC MOS、DIODE 和 QR MOS、DIODE,都锁在外壳上,外壳接大地,传导和辐射会不会很差?如果分开锁独立的散热片,散热片接初级地、次级地,会不会好很多?
nc965
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版主
  • 2016-6-24 07:40:38
 
这样做有很多问题,一般来说比较难过。
xu87931715
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LV6
高级工程师
  • 2016-7-3 13:33:23
 
    完整的看了楼主的四篇帖子,其中一篇讲布板的,三篇讲EMC的,并且这三篇讲EMC的帖子我还打印了出来一字字的琢磨了,楼主有心讲,那我也得用心学,哈哈,对于EMI,我不算是菜鸟,工作好多年了,和楼主一样,也是做LED电源,但在我的内心里,我一直觉得自己就是个菜鸟,因为我从来就未曾理解过它的机制,原理,更别提解决办法了,这么多年来,解决办法就一个,试,不停的试,这么多电感,这么多电容,总有一款适合我的,呵呵。但其实更多的时候,都是加大共模电感,加大,加大,再加大,一级,两级,三级,特别累,好了,不扯这些了,讲正事。
   1,我特别认同楼主将L,N当做是地的观点,在辐射测试的时候,如果去掉电源和负载,仅留电源输入线,那么这个电源线也就是L,N是不能成为发射源的
   2,”国家电网也就是L,N可以等效为一个超大容量的直流电池,超大容量意味着超低阻抗,可以等效为地,“红色的这段话有没有问题,我觉得还是有的,但是,工程上如果这样做有效,姑且认为他是正确的。
   3,以上面的基本原理为依据,接地就成为了连接L,N线。特别对于两线输入的LED电源来说。
   4,我同意楼主的基本理论,但是对于楼主的具体分析和解决过程有些地方不是很明白,需要问明白,明白了后我会马上按照楼主的办法做一款隔离的高PF的50W左右的LED电源,到时候和大家一起共享。

  我的问题如下,黑色字体为楼主的原话,我的问题会标红,
   1,考察一个典型的开关电源可能的“接地”状况:
图六:
[url=][/url]

每个回路的电流如图(这里说的电流是指可能引起高频干扰的高频电流),这里的高频电流Iio,Ii1,Ii2,Ii3,Ip的流经方向为什么是往左边?

   2,如此一来,EMC接地就归结为输出端子如何连接到D+/D- ,其中D-到V-在电气上是连在一起的,那么我们是否可以直接把输出端子V-从D-(而不是从g)引出,从而达到输出与输入短路从而显著改善EMC特性呢?答案是否定的,虽然这样显著的连接改变确实能显著改变EMC(辐射)特性,但是这种改变不一定是有利的改变,其中的原因是:虽然V-端子确实按我们的要求接地了,但是V+端子的EMC应力却大幅度增加了,图六中几乎所有的电流形成的干扰都通过C6传递到了V+端子。
为什么把V-接到D-后,几乎所有的电流形成的干扰都通过C6传递到了V+端子。
   3,措施3、硅桥后的第一个接地回路(Ii2)单独走线连接到输出接地点。重点是单独,意思是这条线上不要串进其他电流,而长度不是问题。
措施4、输入的其他回路(Ii3、Ip)分别单独走线连接到输出接地点。重点是分别和单独(长度同样不是问题)。不要连在一起后再去接地,否则Ip的强电流干扰会通过C3传递到D+。 为什么这几条线上不要串进其他电流,否则Ip的强电流干扰会通过C3传递到D+
    4,目前就这三点,劳烦楼主答疑解惑啊
nc965
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  • 2016-7-3 15:22:48
 
这里的高频电流Iio,Ii1,Ii2,Ii3,Ip的流经方向为什么是往左边?
交流电流无所谓电流方向,如图那样表述,只是想表达所有噪音都是拓扑的开关动作引起的,最终都要与拓扑形成回路(e点)。


为什么把V-接到D-后,几乎所有的电流形成的干扰都通过C6传递到了V+端子。
如图连接:


其中V-接地了,但V+上除了C6本身原有的噪音(偶极矩)外,相对于V-,还叠加加了其他几乎所有噪音电流在地线上形成的干扰),不是吗?


为什么这几条线上不要串进其他电流,否则Ip的强电流干扰会通过C3传递到D+
如图连接:


同理,D+的EMI应力,除了C3本身的偶极矩以外,还叠加了共用地线上(Ii3+Ip)电流的噪音。

其他几件事说一下:
1、试是好办法,我也是反复试,重点在于试的结果与要与某种原理相吻合,得出符合逻辑的解释。
2、你以上的问题是针对非隔离的,用在隔离电源应该不灵,主要原因仍然是地,隔离电源没有一根能够与输出端子连接的地线。
3、非常感谢你将我的几篇帖子整理成文档,我也一直想干这事,方便上传你的文档?谢谢。

xu87931715
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  • 2016-7-4 22:07:00
 
对于楼主的回答,我依然还是有疑问,1,其中V-接地了,但V+上除了C6本身原有的噪音(偶极矩)外,相对于V-,还叠加加了其他几乎所有噪音电流在地线上形成的干扰),不是吗?


这句话我依然不怎么理解,地线上的干扰依然存在,但怎么也不会跑到C6上去啊。
2,隔离的括扑结构,楼主有讲到过
      
        [url=][/url]

        特别提示1:在接地问题上,某个接地点接到输出正和接到输出负是等效的,接到 L、N、PE 是等效的、接到桥前和桥后是等效的,接到桥后正和桥后负是等效的,接到所有滤波电容的正和负端是等效的。


既然接到L、N桥后正和桥后负滤波电容的正和负端都是等效的,那么楼主的Z电容用法与我们Y电容的用法就只有次级接到输出电解的两端这一个差别,那么请问楼主隔离的括扑还有什么需要注意的地方吗?,布板的话肯定是按照楼主两圈三地的做法来布的,低频的差模打算试一下两个工字,桥前一个,加桥后的π形滤波结构,变压器的冷端热端我也是懂的。
3,资料,我现在下班了,资料在公司,48页,明天有时间我就上传吧。
nc965
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  • 2016-7-4 22:23:38
 
没有说干扰跑到C6上去了,而是说V+上的干扰信号为C6的干扰信号与各段地上的干扰信号相叠加了,大大增加了。你只要把每段地线上的干扰看成是一个噪音信号源就明白了。
隔离电源因为没有地线可以直接连接到输出端子,因此要采取3个措施来让输出接地,一是屏蔽接地,二是Y电容接地,三是Z电容接地(这时Y电容和Z电容是等效的,不用区分)。

xu87931715
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  • 2016-7-6 19:53:36
 
1.楼主这么讲我就明白了,
2.隔离电源楼主讲3个措施来让输出接地,一是屏蔽接地,二是Y电容接地三,是Z电容接地
  那我用Y电容了是不是就不用Z电容了,还是说我的Y电容要按照这样来接

屏蔽的话就是变压器的屏蔽还是有别的什么办法?
3.文档我已经上传。

EMI最新理论.doc

2.14 MB, 下载次数: 994, 下载积分: 财富 -2

nc965
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  • 2016-7-7 09:17:50
 
2、其实就是要用2个Y电容的意思,而且两个Y电容要按湮灭Cuot噪音信号偶极矩的方式来连接。
隔离电源的屏蔽接地是指原边副边之间的隔离屏蔽,就是第二贴里已经描述的那些内容,这与准备在第三贴里(还没)讲的屏蔽接地不是一回事,前者解决的依然是输出端子(以及负载)接地的问题,后者解决的是金属外壳整机(不含负载)EMI辐射问题。
”EMI最新理论“这个用词有点夸张了,理论还是基本理论,只是换了一个角度去解读EMC,突出的是接地,而且还没有讲完。

xu87931715
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  • 2016-7-7 19:30:38
 
那楼主你快点讲啊,我都等不及了,马上要开始开一款高P的50W电源啊,就打算按照你的这个方法来搞。
楼主提供了新的视角,就是新的理论,先前的那些讲EMI的,哎,真心不好用
Power小E
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  • 2016-7-12 10:31:27
 
能多說明一下如何用新角度理解原有理論嗎, 我想不太清楚, 謝謝!
Power小E
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  • 2016-7-12 10:31:52
 
能多說明一下如何用新角度理解原有理論嗎, 我想不太清楚, 謝謝!
nc965
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  • 2016-7-12 11:08:21
 
你先看看第二贴263楼,看出点什么以后还想继续就看看其他楼层。
nongfu
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  • 2016-2-29 13:03:22
 
好久没更新了,背着问题等更新
风雨风情
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  • 2016-3-17 12:45:09
 
等待更新,学习学习
谁与争风
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  • 2016-3-17 15:11:59
 
期待更新!

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  • 2016-3-22 16:30:28
 
版主牛B!

tangleon
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  • 2016-3-21 11:14:41
 
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mengbing128
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助理工程师
  • 2016-4-14 11:21:06
 
楼主  能不能打个包  发啊   我们很难找到啊 ,谢谢了。
lp996
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  • 2016-6-16 16:31:55
 
版主能不能谈下LC,PAI ,T型滤波的工程应用下参数的的选取?
hszsyj
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  • 2016-7-1 10:19:30
 
提示: 该帖被管理员或版主屏蔽
Power小E
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高级工程师
  • 2016-7-8 10:29:00
 
很好的貼子, 感謝樓主!!
yzw198612190003
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初级工程师
  • 2016-7-13 17:22:24
 
前段有点超标,怎么改一般,我是科环的EMC仪器销售工程杨志伟,可以邮件联系:pk10开奖结果sz_emc1@163.com

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heruijian
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本网技工
  • 2016-7-15 21:20:16
 
感谢xu87931715的整理和分享,一直看帖一直就想把nc大神的理论整理成书,结果太懒了,还好你的出现。
另外,如下图,红圈所示C7,整流桥D+对地,我公司会接一个103的瓷片电容,而且越靠近变压器效果越好,大家能抽空讲解一下不?
如下图,红圈所示C8/C9,既然输出滤波电容会积累大量EMI应力,那辅助线圈的Vcc滤波电容应该也会,是不是也需要尽量与整流桥D+和D-连接上?


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nc965
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  • 2016-7-16 09:19:05
 
1、根据三圈两地的PCB布局原则,那个电容本来就应该在变压器附近,因某种原因电解不能靠近变压器的话,可以再用一个CBB接力,但貌似反激没有这个必要性。
2、同样根据上述原则,在整个电路里,VCC电容是最需要精心布置的,因为其电压较低,EMC应力可以忽略不计,不必做其他纠结。即使在浮地上布置VCC电容,也可与其他热点布线一视同仁,不必单独处理。
3、欢迎各位有空将我的帖子整理成文档,如果要以某种方式扩散的话,请务必注明出处。

wosicuanq
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  • 2016-7-28 11:57:29
 
版主厉害!期待更新
zero668
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  • 2016-8-4 11:37:57
 
请教大师,测试EMC的时候已L  N   PE  为基准,是地, 加共模,差模,都是为了把干扰堵住,使其不能经过  L N  PE,同你说的输出通过Y电容短路高频到输入,这样不是让高频过 L  N  PE 了吗, 感觉迷糊,能否解释一下,谢谢
本帖最后由 zero668 于 2016-8-4 16:06 编辑

nc965
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  • 2016-8-4 14:46:12
 
      除了堵住这个办法外,还有疏通这个办法,而疏通就是把干扰直接接地,现将第二贴1楼最后两段摘录如下:

      要领二:辐射不要依靠共模滤波
        共模滤波是一种堵截措施,本质上是增加干扰源与测试系统“地”之间的阻抗,越大越好,最好无限大(当阻抗增加到超过辐射天线对地等效阻抗时,方可显著减少通过共模回流路径的共模电流,达到削弱辐射强度的目的)。

        要领三:EMC接地(不靠共模靠啥呢?就靠它)
        EMC接地是一种疏导措施,本质上是减少干扰源与测试系统“地”之间的阻抗,越小越好,最好为0,也就是短路,也叫“接地”(直观的理解就是把辐射天线接地,让它不能辐射)。
zero668
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  • 2016-8-4 16:06:24
 
谢谢您热心答复。再请教一下:

PE的三线 ,假如输出V+Y电容接了L,输出V—用Y电容接PE和接N是不是等同的?同时,想问一下,如果,L,N,PE皆是地,好多电源,那从PE-L,PE-N还要加Y电容又作何解?

本帖最后由 zero668 于 2016-8-6 08:03 编辑

nc965
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  • 2016-9-8 20:49:44
 
1、Y 电容接到 L 和接到 N 是等效的,但很少有人这样接,一般都接到桥后地,其中的原因在【二帖】有讲。
2、二只 Y 电容把 L、N 接到 PE,一般是金属外壳的接地需要,【二帖】也有讲。

dada
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  • 2016-9-20 09:35:18
 
花了3天时间将楼主的帖子看了两遍。对于楼主提出的EMC设计视角觉得很独特。
可能水平有限,有些地方想不明白,希望楼主能进一步详细说明。
以RE设计为基础
1. 概念1:楼主提出的输入L,N,PE为地,将输出接到地就能减少辐射;概念2:偶极子的概念,将两个偶极子并联能够减少辐射;那么楼主如何将这两个概念统一起来。即在设计的时候到底是如何考虑,是输出接地而减少辐射,还是因为两个偶极子并联减少辐射的。


RE:我的理解是由于噪声电流流过天线造成辐射发射(即没有天线或者天线上没有噪声电流就不存在辐射发射)。EMI设计应该要从两个方面来考虑RE问题即噪声电流和天线。由于天线一般是输入线或输出线、信号线,这些都是客观存在的,所以天线一般无法改变。那么设计时考虑如何减少流过天线的噪声电流(可以通过减弱噪声源,滤波,屏蔽,接地等办法)。那么楼主提出的理论强调接地(即疏通)。对于接地来解决EMC我也很认同的。不过我对接地的理解是为了改变噪声电流的流经路径,从而大大减弱天线上流过的噪声电流,从而降低辐射发射。那么楼主是否能够通过你的理论,能够对噪声源或噪声电流的变化或影响进行分析一番呢。


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nc965
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  • 2016-9-20 22:25:44
 
1、将输出接地能大幅度减少辐射,这是EMC接地的最主要手段和目的。如何才能有效接地?提出三种办法:一是最小阻抗连接、二是最小噪音连接,三是等电位连接。意思是仅仅前两种连接可能还不能有效接地,还需要用Cz连接破坏输出偶极子才能使两个端子都接地,因此Cz连接可理解为等电位连接。此外,变压器原边副边隔离屏蔽接地、外壳接地,都可以理解为等电位连接。
2、对辐射的理解,不能仅仅停留在电流作用上,实际上电磁辐射是电场和磁场的作用,因此除电流可能引起磁场从而导致辐射外,电场也可形成辐射,因此对地的等电位连接(消除电场的连接)尤为重要。
3、对天线的理解,也不能仅仅考察其上流过的电流,天线是个相当抽象的概念,它更多的是场的概念而非连接的概念,当你认定某个连接是一个天线时,而实际情况可能远非如此。
dada
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  • 2016-9-22 15:57:21
 
还是很困惑,很抽象。你提出三种办法:一是最小阻抗连接、二是最小噪音连接,三是等电位连接。最小阻抗连接我能理解。 但是最小噪声连接和等电位连接很抽象,能否举些实例。

对于天线你提到是相当抽象的概念,那么如何才能形象的理解天线的原理呢。
网上找到资料:
按照麦克斯韦电磁场理论,变化的电场在其周围空间产生变化的磁场,而变化的磁场又产生变化的电场。这样,变化的电场和变化的磁场之间相互依赖,相互激发,交替产生,并以一定速度由近及远地在空间辐射出去。
周期性变化的磁场激发周期性变化的电场,周期性变化的电场激发周期性变化的磁场。
电磁波不同于机械波,它的传播不需要依赖任何弹性介质,它只靠“变化电场产生变化磁场,变化磁场产生变化电场”的机理来传播。当电磁波频率较低时,主要籍由有形的导电体才能传递;当频率逐渐提高时,电磁波就会外溢到导体之外,不需要介质也能向外传递能量,这就是一种辐射。在低频的电振荡中,磁电之间的相互变化比较缓慢,其能量几乎全部反回原电路而没有能量辐射出去。然而,在高频率的电振荡中,磁电互变甚快,能量不可能反回原振荡电路,于是电能、磁能随着电场与磁场的周期变化以电磁波的形式向空间传播出去。
根据以上的理论,每一段流过高频电流的导线都会有电磁辐射。

那么按照上面的描述,必须要有高频电流和天线(导线),才有可能对外发射电磁场(辐射发射的效率还涉及到阻抗匹配等等)。


我们在实际解决RE问题时,经常会发现接上信号线时会辐射超标,断开信号线时辐射就明显降低。那么我认为是信号线成为了天线,并且信号线上有高频电流流过,所以才会对外发射。那么如果我们断开信号线,即没有了天线也就没有发射。或者我们对信号线增加工模电感滤波,也就是加到共模阻抗,从而减小流过信号线的共模电流,或者将信号线接地(或者通过电容接地),也是为了短路高频电流,从而使得高频电流不流过信号线,从而减少辐射。


您提出的理论L N PE为地,同时输出接地,还有偶极子并联,那么可以减少辐射。或许按照您的理论确实可以有效的减少辐射。如果能够结合天线的理论来说明,或许会更加的形象说明,也能帮助我们理解。







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nc965
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  • 2016-9-22 18:23:02
 
你根据麦克斯韦方程,得出每一段流过高频电流的导线都会有电磁辐射的结论可能是对的,但却是非常狭隘的。至少麦克斯韦方程并不需要一根导线来支撑,麦克斯韦方程完全没有连接的概念,甚至没有电流的概念,而只有场的概念。如果把你的结论调整一下:高频电流可能会导致电磁辐射,基本上才对,意思是:高频电流可以不从导线上流过,从真空中流过也是可能的。真空中流过也是可能的这句话包含这样一个意思:高频电压也会导致辐射
关于天线,存在同样的情况,天线不是必须的,天线是人为的,世间最强的辐射来至宇宙,那里一定没有天线。因此你得出的必须要有高频电流和天线(导线),才有可能对外发射电磁场的结论明显是错误的,至少应去掉必须要。。。才有”的限制,这也是你思维的限制。
比如你说:经常会发现接上信号线时会辐射超标,断开信号线时辐射就明显降低。那么你认为这根信号线就是天线。但是,有时候情况刚好相反,接上某根信号线(比如Y)时辐射明显降低,断开时辐射就超标,这立即就否定了之前你关于信号线就是天线的假设。断开Y电容连接,高频电流就没从它这条连线上面流过了,这段天线也没了,按你的理解辐射应该更弱,为什么实际上辐射更强了呢?是什么天线在发射这个更强的辐射呢?之前这根天线在干嘛呢?为什么就一定要找一根天线来限制自己的思维呢?
dada
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  • 2016-9-26 11:24:00
 
关于天线,存在同样的情况,天线不是必须的,天线是人为的。


通过理解天线模型,我们能够对于EMC问题进行分析。一般EMC教程都会提到天线模型,将天线模型分为环型天线和偶极子天线,环型天线时由于天线流动的高频电流而产生辐射;偶极子天线是由于高频电压(位移电流来解释)产生辐射。即是你提到的高频电流和高频电压会产生辐射。


现在我们的PCB布局一般环路都可以做的比较小,特别是4层板以上的PCB。所以产生辐射可能的主要原因:由于PCB上高频电流流过的高阻抗地,产生高频压降(驱动源)这时我们将外部线缆接上时,就很可能形成偶极子天线模型,从而产生辐射。例如对于你提到的3圈两地,对于EMC设计有很好的效果,我的理解是:1. 将高频电流的环路做到了最小。 2. 对于地的处理使得低阻抗做到最小(在高频下,地阻抗主要是感抗,那么地的长宽比对地阻抗起到主要作用),从而高频流过地阻抗产生的压降很小。那么对于EMC就非常有好处。
所以通过天线模型,能很好的理解辐射原因,我觉得理解天线模型很重要。


下面从教科书上截取的内容,也是关于如果要有效辐射条件,由于我受限于本身知识条件,希望你的理论能够通过结合天线进行解释一番(我相信原理都是互通的,应该可以结合起来的)。

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dada
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  • 2016-9-26 12:29:41
 
比如你说:经常会发现接上信号线时会辐射超标,断开信号线时辐射就明显降低。那么你认为这根信号线就是天线。但是,有时候情况刚好相反,接上某根信号线(比如Y)时辐射明显降低,断开时辐射就超标,这立即就否定了之前你关于信号线就是天线的假设。断开Y电容连接,高频电流就没从它这条连线上面流过了,这段天线也没了,按你的理解辐射应该更弱,为什么实际上辐射更强了呢?是什么天线在发射这个更强的辐射呢?之前这根天线在干嘛呢?为什么就一定要找一根天线来限制自己的思维呢?


你说的接上信号线,辐射反而明显降低。这个情况我没有遇到过。一般都是接上线缆辐射变差。我们诊断过程一般都是通过拔出线缆来找天线,不能拔出的线缆可以尝试加磁环来判断。
有接上线缆辐射反而变好,确实无法解释原因。
nc965
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  • 2016-9-26 16:07:03
 
断开某根信号线,EMC因此恶化的例子比比皆是:X电容断开试试?Y电容断开试试?屏蔽接地线断开试试?甚至RC吸收也不能随便断开,而且不用试,一定恶化。而且这都是可以解释的。但是,如果某个理论只能解释一个问题的某一个方面而不能解释其另一个方面,或者另一个方面需要另一套理论才能解释,这已经说明这个理论是有缺陷的了。
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  • 2016-9-26 16:33:31
 
断开某根信号线,EMC因此恶化的例子比比皆是:X电容断开试试?Y电容断开试试?屏蔽接地线断开试试?而且不用试,一定恶化。而且这都是可以解释的。如果某个理论只能解释一个问题的某一个方面而不能解释其另一个方面,或者另一个方面需要另一套理论来解释,这已经说明这(两)个理论(都)是有缺陷的了。


如果是断开X电容或Y电容,那么是可以解释的。因为不管是X电容还是Y电容,他们的连接本质是接地,即通过接地来改变高频电流流向,所以在信号线或电源线端口加X电容或Y电容,改变了高频电流的流向,从而减少流过这些线缆的电流,从而减少辐射发射。那么断开屏蔽线接地会恶化,也是也解释的。屏蔽线一般起到电场屏蔽和磁场屏蔽。当其他电路通过容性耦合到信号线时,由于有屏蔽层,那么干扰只能通过屏蔽成走,从而无法影响到信号线(即单端接地即可),那么起到磁场屏蔽时,信号线内部有高频电流流过是,那么屏蔽上会有感应电流,从而抵消磁场(屏蔽层必须两端接地,才能使得屏蔽层感应电流回流),我的理解是屏蔽层线缆起到了传输线的效果,例如同轴线缆。

而我说的断开线缆和你说的可能有区别,我说的线缆例如VGA线,干节点线,电源线或者信号排线等等。这些线缆的长度可能可以比拟 波长时,就是可能成为天线。那么你说的 接上线缆让辐射变差,那么我确实没有遇到过接上干节点线或者VGA线,或者电源线时候,辐射变好了。
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  • 2016-9-26 16:36:59
 
我上面的解释来理解,断开X,Y电容或屏蔽层与断开对外接口线缆是不一样的。
夜未央
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  • 2017-3-29 14:39:34
 
这里说的不是接上线缆,而是Y电容。
有这种情况,大多数时候都是接上Y电容辐射降低了,
而去掉Y电容辐射增强了。主要还是电源口的EMI处理。
在家电产品上,3pin电源,确实有这种现象。
dada
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  • 2016-9-26 17:01:59
 
于天线,存在同样的情况,天线不是必须的,天线是人为的,世间最强的辐射来至宇宙,那里一定没有天线。因此你得出的必须要有高频电流和天线(导线),才有可能对外发射电磁场的结论明显是错误的,至少应去掉必须要。。。才有”的限制,这也是你思维的限制。关于你对天线的理解我觉得不太认同。有高频电流那么周边存在电磁场,但是为什么我们在PCB上走的高频电流并不一定会发射很强的辐射,例如100MHz的时钟,布好PCB能够有效减低辐射,如同轴线缆上走高速信号也不会产生很强的辐射。说明要想得到高效的辐射效率是有条件的。即教科书上提到的 1.频率很高的激励源,2.结构呈现开放式。 高效的辐射效率需要天线来解释的。

比如你说:经常会发现接上信号线时会辐射超标,断开信号线时辐射就明显降低。那么你认为这根信号线就是天线。但是,有时候情况刚好相反,接上某根信号线(比如Y)时辐射明显降低,断开时辐射就超标,这立即就否定了之前你关于信号线就是天线的假设。断开Y电容连接,高频电流就没从它这条连线上面流过了,这段天线也没了,按你的理解辐射应该更弱,为什么实际上辐射更强了呢?是什么天线在发射这个更强的辐射呢?之前这根天线在干嘛呢?为什么就一定要找一根天线来限制自己的思维呢?
你这里举的断开Y电容,辐射超标,那是因为Y电容改变高频电流的流向,使得流过信号线上的高频电流减少,所以辐射发射减低了。我说的断开信号线,就是真实的断开信号线,不管这个信号时是否是屏蔽线或者其他线路,直接断开,即破坏有效发射天线的模型,从而减少辐射。




nc965
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  • 2016-9-26 18:22:46
 
早就估计你会用两套理论来解释同一个问题,是有问题的。甚至,你以某个理论是否能解释为判据,还试图把开关电源上的信号线断开分为直接的和间接的、真实和不真实的,或者分为信号线或非信号线,就更有问题了,这个是思想方法方面的问题。
以你列举的振子天线模型为例:一根导线,你断开(即适当的裁剪)让它更接近某个振子模型,辐射就会增强,这是真实的还是不真实的?难道断开前不是信号线,断开后就变成了信号线?难道你认为只要断开后辐射增强就是不是真实的?断开后辐射减弱才是真实的?这种罔顾事实、只为去迎合某个理论的主观分类只会使你离真相越来越远,还很容易使你掉进自己挖的坑里!
再举【贴一】有个例子:非隔离的【措施3】,你试试。这根线就是干线,接长一点接到输出去(断开就近的接地),辐射会好很多(超过10分贝),而就近接地(断开此接法)就会差很多。
再比如:你说教科书说辐射的条件是:
1.频率很高的激励源,
2.结构呈现开放式。
你同时还说。3、流过信号线上的高频电流减少,所以辐射发射减低了。即不仅仅是频率,电流大小也会影响辐射。
你之前还说:4、必须有天线才能发射电磁波。
继续下去还会有5、6、7、8。。。
结论是:这本教科书的说法显然是不对的,至少是片面的。我甚至敢断言,其他教科书一定还有其他不同的说法。

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  • 2016-9-28 16:03:42
 
摘录:
      辐射发射测试实质上就是测试产品中两种等效天线所产生的辐射信号, 第一种是等效天线信号环路, 环路是产生的辐射等效天线, 这种辐射产生的源头是环路中流动着的电流信号(这种电流信号通常为正常工作信号, 它是一种差模信号, 如时钟信号及其谐波)。如果环路面积为S 的环路中流动着电流强度为I 、频率为F 的信号,那么, 在自由空间中, 距环路D 处所产生的辐射强度为  E=1.3SIFF/D .
      产品中产生无意辐射的另一种等效天线模型是单极天线或对称偶极子天线, 这些被等效成单极天线或对称偶极子天线的导体通常是产品中的电缆或其他尺寸较长的导体。这种辐射产生的源头是电缆或其他尺寸较长的导体中( 等效天线) 流动着的共模电流信号。它通常不是电缆或长尺寸导体中的有用工作信号,研究这种产生共模辐射的共模电流大小是研究辐射发射问题的重点, 如果在天线上流动着电流强度为I 、频率为F 的信号, 那么, 在距天线D 处所产生的辐射强度为

当F 3 0 M H z ,d ≥1m并且L<ﬨ/2时候(近场), E≈ 0.63ILF/D;当L ﬨ/2(远场) ,E≈ 60I/D。


如果以上分析是对的。那么辐射强度与频率F,电流I,距离D都是有关的话。那么我们在设计EMC的时候就应该从这些方面着手。由于频率F和距离D一般我们无法改变,那么只能从高频电流方面入手。

再比如:你说教科书说辐射的条件是:
1.频率很高的激励源, \\  根据公式,其他条件不变情况下,近场时,频率越高辐射越强。在远场时,最大辐射与频率(高频)关系不大。
2.结构呈现开放式。  \\ 这个是辐射天线结构,需要开放式的,例 传输线结构就不容易辐射。
你同时还说。3、流过信号线上的高频电流减少,所以辐射发射减低了。即不仅仅是频率,电流大小也会影响辐射。\\根据公式,其他条件不变情况下,流过天线电流越大那么辐射越强,特别在远场情况下,高频电流大小对最大辐射起到决定作用
你之前还说:4、必须有天线才能发射电磁波。 \\天线都是导体,那么应该是高频电流的载体,所以我觉得辐射必须要有天线


所以频率和电流与辐射都是可以统一起来的。如果你觉得上面理论是错误的或者片面,你可以进行补偿或改正。如果你认可这个理论,那么可以结合你的理论,进行分析一番。







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  • 2016-9-28 16:04:37
 
补充天线照片

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  • 2016-9-28 16:52:02
 
这件事比较抽象,本不想多说的,是因为怕说不好,容易引起误会和误导,这也是【二贴】迟迟不能结贴的主要原因之一(其实【二贴】318楼想讨论的就是这个信号模型),只是看到你在71楼突然冒出一些显然是被误导了的结论后,才忍不住说了两句。现在看来,这些被误导的地方你已经明白了,不再坚持。那就先小结一下:
1、每一段流过高频电流的导线都会有电磁辐射,但不流过导线只流过空间也会有电磁辐射。
2、适当结构的天线有助于电磁辐射,但即使没有天线只要能等效于其结构也会有助于电磁辐射。
3、断开开关电源上的某根连线时辐射就明显降低,这不能认定这根连线就是天线,因为相反的情形也可能出现。
目前还不清楚还有没有其他容易被误导的地方,也不能保证我的描述就一定不被误导或引起误导,因此关于这个问题现在开讲?或者等别的人来讲?或者放到【二贴】去讲?有点逼上梁山的感觉,纠结中。
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  • 2016-9-28 17:09:14
 
1、每一段流过高频电流的导线都会有电磁辐射,但不流过导线只流过空间也会有电磁辐射。 \\流过空间的电流就是位移电流概念
2、适当结构的天线有助于电磁辐射,但即使没有天线只要能等效于其结构也会有助于电磁辐射。\\我们既然谈天线,那么这个天线本身就应该满足有助于辐射的结构,如果不辐射,我们也没必要讨论天线。所以辐射就需要考虑天线问题。
3、断开开关电源上的某根连线时辐射就明显降低,这不能认定这根信号线就是天线,因为相反的情形也可能出现。\\那么你能从原理上来解释为什么断开反而辐射增强(虽然我个人不同意,如果这个根信号线不流过共模电流,即不是天线,那么它的断开,既不能改变驱动源,也不能改变高频电流的流向,也不能改变共模阻抗,那么它就无法影响辐射)。
还有我82楼提到的分析(如果你认同的话),我非常希望根据你的理论,结合天线的理论,进行分析一番。你的理论设计是如何将辐射减低的。



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  • 2016-9-28 17:23:03
 
我没有理论,我只是尽量避免被误导地去理解和描述经典理论,特别不愿意把自己局限于所谓天线模型中去理解经典理论,我感觉麦克斯韦本人并不知道天线为何物,在这个前提下才有可能创建我们至今仍然津津乐道的经典理论。
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  • 2016-9-28 17:33:01
 
晕倒。如果楼主这样回答,那么我确实不知道该说什么了。本来非常期待楼主能够解答我心中的困惑。
就我本人来说,对于你的理论,我很难有底气用在产品上。因为我只知其然而不知气所以然
1. 概念1:楼主提出的输入L,N,PE为地,将输出接到地就能减少辐射; \\概念1 因为输入是地,所以只要输出接地,所以辐射就小了,那么我会想为什么会减小呢?那么我就得不到答案了。
2. 概念2:偶极子的概念,将两个偶极子并联能够减少辐射;\\概念2 同理为什么偶极子并联辐射就降低了呢?我还是得不到答案。


那么我们改如何去应用你的理论去解决EMC涉及上的问题。最多只能按部就班的去做,而无法真正的去分析问题。
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  • 2016-9-28 17:42:16
 
你不用急于晕倒,大概你还不知道麦克斯韦提出这个方程的历史背景,在他那个年代,世人(包括最顶尖的物理学家)还不知道电磁波为何物?就更不会知道天线为何物了?只有他自己相信这个模型是正确的,至少数学上是成立的,麦克斯韦更多的是一位数学家而非物理学家或者无线电电子学家。麦克斯韦之所以伟大,很大程度上是因为他先于人们发现无线电波之前若干年就证明了它的存在。
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  • 2016-9-28 17:23:03
 
根据你提出的设计理论如下可能我的总结不太准确,可以帮忙修正)
1. 概念1:楼主提出的输入L,N,PE为地,将输出接到地就能减少辐射;\\楼主是否可以结合天线理论进行分析呢。例如通过接地后是如何影响天线模型的,如对激励源,高频电流,共模阻抗等方面进行分析,有必要的话可以画出模型进行分析。2. 概念2:偶极子的概念,将两个偶极子并联能够减少辐射;那么楼主如何将这两个概念统一起来。\\这部分的理论是否可以结合天线进行说明呢?


期待楼主能够从理论层面上进行分析。
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  • 2016-9-28 17:33:43
 
从理论层面分析是可以的,但是不一定非得结合天线模型。
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  • 2016-9-28 17:44:48
 
期待楼主的分析。 我觉得理论都是可以统一起来的,不管是哪一种理论。如果你不认同麦克斯韦,那么可以你认为正确的理论角度来分析,不过希望你根据的理论也是经典理论为基础(例如戴维南定理等),而不是凭空的想象的理论。因为这些经典理论都是通过实验验证,通过了数学理论支持的。

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  • 2016-9-28 17:56:52
 
我当然认同麦克斯韦,早就想说(一直没明说是想让你自己领悟到)的就是这个,麦克斯韦方程描述的是这样一个意思:空间任意一点的电场变化会引起其垂直方向上对应的磁场变化;或者相反,空间任意一点的磁场变化会引起其垂直方向上对应的电场变化。这就是著名的麦克斯韦方程,是我们这个领域有史以来最经典的理论,精美绝伦!很显然,这个方程里面可以没有导线的概念、可以没有天线概念、甚至可以没有电流的概念,但这并不影响它的普适正确性。
也就是说:空间的磁场或者电场的变化才是电磁辐射的充分必要条件,而不是其他任何说法。

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  • 2016-9-28 18:15:15
 
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  • 2016-9-28 18:15:51
 
OK,回到讨论的问题。


1. 概念1:楼主提出的输入L,N,PE为地,将输出接到地就能减少辐射; \\为什么如此设计辐射就降低了?基于的基础原理是什么?

2. 概念2:偶极子的概念,将两个偶极子并联能够减少辐射;\\同理为什么偶极子并联辐射就降低了呢?基于的基础原理是什么?
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  • 2016-9-28 18:33:55
 
如果你仅仅是对这两个问题存疑,那么在70楼已经回答你了。
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  • 2016-9-29 10:50:49
 
70楼摘录:


1、将输出接地能大幅度减少辐射,这是EMC接地的最主要手段和目的。如何才能有效接地?提出三种办法:一是最小阻抗连接、二是最小噪音连接,三是等电位连接。意思是仅仅前两种连接可能还不能有效接地,还需要用Cz连接破坏输出偶极子才能使两个端子都接地,因此Cz连接可理解为等电位连接。此外,变压器原边副边隔离屏蔽接地、外壳接地,都可以理解为等电位连接。




并不是我想要的答案。你给我的答案:因为接地了,所以辐射就降低了;因为
Cz连接破坏输出偶极子,所以辐射降低了。我希望你能回答,为什么接地了辐射就降低了? 即接地影响了哪些重要因素,从而使得辐射降低了。
还有以下偶极子算法是如何得出来的?理论依据是什么?
  偶极子算法:
         两个相同的偶极子并联还是原来的偶极子------不能通过并联电容的方式(即滤波的方式)减少输出 EMC 干扰。
         两个不同的偶极子并联将严重破坏原来各自的偶极子结构,显着降低偶极矩。
         两个相反的偶极子并联将使偶极子湮灭。
         偶极子串联没有意义。
         偶极子短路不能简单实现。
         改变偶极矩的唯一办法就是与其他偶极子发生耦合关系。

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  • 2016-9-29 16:17:17
 
大家追求的都是真像、都是真理,而不是只追求自已想要的答案。我的答案只是我想给出的答案。把一件不存在的衣服说成是盛装这样的事我实在干不出来,虽然明明知道那就是人家想要的答案。
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  • 2016-9-29 16:52:20
 
好吧。本来希望能和楼主讨论技术问题,看来是没办法问下去了。那么期待楼主有更精彩的内容分享大家把。
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  • 2016-9-29 17:53:08
 
讨论问题我是非常欢迎的,也愿意继续与你讨论,但是对于已经讨论过的内容,是不是应该小结一下,有了结论后再继续?否则,如果之前的东西都没有讨论清楚,前提和基本概念都有不一致,后面的讨论会有任何结果?
这些问题是:
是不是只有导线上流过高频电流才能发射电磁波?没有例外?
是不是断开某个连接辐射就一定降低?没有例外?
电磁辐射的条件究竟是什么?是不是一定需要一根天线?
麦克斯韦方程究竟什么含义?你是不是曾经曲解了它的本意?
如果这些问题没有讨论清楚,我愿意与你继续讨论,如果这些问题讨论清楚了,有了共同的起点,我愿意与你讨论其他任何问题。
我的意思很明白,希望你真正领悟到我在93楼所说的内容,一定要先把那根天线从你脑子里拧出来,回归基本理论,我们的讨论才能继续。
nc965
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  • 2016-11-24 15:41:47
 
         偶极子算法:
         两个相同的偶极子并联还是原来的偶极子
         实验证明:
         振子天线,也被称为偶极子天线,当两个相同的振子天线,重合在一起的时候(并联),还是原来的天线。等效于原来的偶极子。
       理论依据:
       振子天线是个细长结构,而只是长度  L  在决定振子是否成立(是否满足1/4波长),导线直径 d 对振子特性并无显著影响,只要满足 L>>d,振子就成立。当两个振子并联时,L 并没有改变,只是 d 变成了 2d,仍然满足 L>>2d,偶极子并没有改变,还是原来的偶极子。如果从信号的角度去分析,每个振子的电流减少一半,貌似很大的改变,但总的振子电流还是原来的电流,没有改变。
       Cout 偶极子也是一样,决定偶极矩的因素是噪音信号与拓扑信号的比例 2Vout/δvoCout 容量大小对此特性并无显著影响,只要满足 Cout>>Cz,Vout >>δvoCout 偶极子就成立。当两个 Cout 并联时,上述关系并没有改变,即偶极子没有改变,还是原来的偶极子。如果从信号的角度去分析,电容倍增,δvo 减半,貌似很大的改变,但上述比例也倍增,EMC干扰总能量(偶极矩)还是原来的,没有改变。
       这个分析的结果同时也证明:Cout 偶极子的确是个偶极子。

夜未央
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助理工程师
  • 2016-9-28 21:45:56
 
关于楼主提出的这个宝贵的方法(目前暂且称为方法),是楼主在纷繁复杂的EMI案件中总结出来的经典对策,这个对策对开关电源EMI问题非常有效,虽然电源种类不同,对应测策略也不同,但是绝对是一个行之有效的方法。很多研发人员一时也无法理解。
你所关心的问题也是我在思考的问题,我在对全集团公司6000多研发人员的做开关电源培训的时候,也引起大家的争论。
我们的产品,在电源线上上磁环,有效限制开关电源引起的EMI;
他们在电源口设计共模电感(这个被我干掉了),能有效限制开关电源引起的低频EMI;
我们的产品是2 pin L/N电源线,不带PE端子。当然也有㈢端子电源线。塑料外壳,也就是大家俗称的浮地产品。
说明1、辐射确实是共模信号;2、低频EMI跟电源端口强相关;
解决方案1、在电源口上common choke;
解决方案2、对开关电源进行接地处理(楼主的方法);
以上两种方案都可以解决产品的低频辐射问题。显然第二种方法便宜,而且效果明显。
传统的天线理论,认为电源线是天线,损耗,或者让信号返回,那么该天线上的辐射就变小了。注意这里是共模信号。
根据欧姆定律,所有电信号,必须形成回路,才可以流通,电子从电源出发,最后还是要回到电源。也就是说所有干扰信号
最终都要经过电源线这一回流通道,这是大通道,当然在大通道的支流还有小通道。打个比方,太平洋的水,经过蒸发,形成水蒸气,
随着季风吹到青藏高原,然后化成雨雪,最后汇到长江黄河,回归太平洋。
在宜昌建起来三峡大坝,水压骤然升高,这种局部能量是非常惊人的。
如果要降低这种局部能量,直接开通一条管道,通到大坝后端(水流方向)减压,那么水压就减小了。
所以,麦克斯韦方程也好,天线理论也好,肯定都是对的。
电源线跟开关电源IC,变压器,二极管,负载,当然是一个整体嘛,
都是信号回路上的一部分。
只是电源线的尺寸远大于开关电源输入输出路径部分。
低频辐射超标严重,是开关电源这种拓扑的特征,必须的,如果没有低频辐射,这种IC一定会打败其它IC,目前还做不到。
在电源口上共模电感,就是破坏了这个传输路径,让干扰信号返回或者彼此抵消,以减小EMI;
在开关电源输出端接地,也就是在噪声最强烈的地方开一条通道回到太平洋,其实减小的还是环路(loop)面积,
回路面积减小了,辐射也就减小了。
所以,楼主的接地理论是正确的。
只是大家传统上以为接地就是单独在PCB板上定义一片铜皮,作为系统地或者安全地才叫地,电源也是可以做地的。
这一点确实违背常识,让大家无法接受,一时没有理解过来。
任何PCB板上的GND,AGND,PGND等等诸如此类,说白了就是一块铜皮,要么接到电源的PE端,要么通过磁珠,或者电容接到了电源的
负极(N),这不就是接电源线一样的吗?
有兴趣的朋友们可以计算一下,通过电容上下拉,跟通过电阻上下拉的区别。不然很多人不敢下手。




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  • 2016-9-29 10:34:59
 
期待你的实例的分析     
摘录你的部分内容:
解决方案1、在电源口上common choke;
解决方案2、对开关电源进行接地处理(楼主的方法);
以上两种方案都可以解决产品的低频辐射问题。显然第二种方法便宜,而且效果明显。
传统的天线理论,认为电源线是天线,损耗,或者让信号返回,那么该天线上的辐射就变小了。注意这里是共模信号。
根据欧姆定律,所有电信号,必须形成回路,才可以流通,电子从电源出发,最后还是要回到电源。也就是说所有干扰信号
最终都要经过电源线这一回流通道,这是大通道,当然在大通道的支流还有小通道。打个比方,太平洋的水,经过蒸发,形成水蒸气,
随着季风吹到青藏高原,然后化成雨雪,最后汇到长江黄河,回归太平洋。
在宜昌建起来三峡大坝,水压骤然升高,这种局部能量是非常惊人的。
如果要降低这种局部能量,直接开通一条管道,通到大坝后端(水流方向)减压,那么水压就减小了。
在开关电源输出端接地,也就是在噪声最强烈的地方开一条通道回到太平洋,其实减小的还是环路(loop)面积

对于你的描述很形象。我也是认为接地是起到了疏通和引流的作用。即接地的终极目的是为了改变高频电流流向,使得高频电流回流电源。
你在EMC设计时,虽然你知道接地能够减低辐射,那么为什么接地就能减低辐射呢?你提到:在开关电源输出端接地,也就是在噪声最强烈的地方开一条通道回到太平洋,其实减小的还是环路(loop)面积。 那么你在设计接地点的时候,是否分析该点接地时如何影响噪声回流?否则又如何判断此处接地能满足你的设计要求的呢? 所以如果承认接地时为了疏通和引流的作用,那么我觉得接地设计的关键就是高频电流的回流路劲问题分析了。


夜未央
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助理工程师
  • 2016-9-30 09:27:01
 
接地和滤波是EMC通常用的两种方法。
接地接的好,通常起到意想不到的效果。
在哪里接,怎么接,这个是很有讲究的。
搞EMC呢有时候不要过于追究微观的东西,微观的状态很重要,
但是EMC是系统的搞法,限于微观状态,可能对整体解决EMC没什么帮助。
不过微观的便于分析系统的干扰走向。这个法国人做的比较好。
也就是郑军奇老师的《EMC风险分析方法》一书所描述的内容。
比如:网口的共模干扰走向?为什么共模雷击信号进不去差分信号线?
浮地产品的共模干扰路径是什么?
浮地能不能解决静电问题?
浮地产品的雷击干扰信号传输路径。。。。
但是,最终是要解决系统的EMC问题,微观分析也是为了宏观的解决问题。
目前呢,国内EMC界比较上规模了。同20年前比起来出现了很多新的理论,方法,
引进了不少国外的书籍,外资公司也传输了不少技术。
但是难点也在不但扩大:IPM的EMI问题,RF设备的边带问题,辐射杂散问题,
浮地产品的ESD问题,浮地产品的CS问题,变频空调的传导问题,
等等诸如此类,都是硬件工程师的梦魇。
所以,楼主提出新观点,新方法要鼓励。
EMC解决起来都不容易啊!


nc965
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版主
  • 2016-9-30 10:49:04
 
如果我说,接地的目的是使被接地体成为黑体,或者与地成为等电位体,估计又不是你想要的答案,为什么一定就要扯到电流和一根导线上去呢?当然,如果你愿意往上面扯,只要能得到同样的结果,也是可以的,权当帮助你理解吧。
armyboy112
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高级工程师
  • 2016-10-6 14:59:12
 
咱俩一个套路!
lwx4310
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助理工程师
  • 2017-4-10 15:43:50
 
版主你好,我看了这里的论坛,关于EMC的问题,接地问题,有点理解,可实际设计电源,测试的时候有有点迷茫了,两个数据的PCB图,铁壳灌胶电源,去电铁壳,保留胶,测试结果差不多。想不明。5M附近怎么这么高?

EMC问题图.pdf

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LED驱动A1-240-L.pdf

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LED驱动A2-240-L.pdf

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PCB图.pdf

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nc965
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  • 2017-4-11 16:46:16
 
见站内信
lx8238157
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本网技工
  • 2016-8-1 10:34:29
 
谢谢分享@!!
李纪刚a
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本网技师
  • 2016-9-17 00:16:31
 
谢谢分享,楼主
rise_sight
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高级工程师
  • 2016-8-5 11:39:45
 
好贴子  顶一下哈

夜未央
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助理工程师
  • 2016-9-8 19:18:46
 
这两天用楼主的理论来解一个非常难搞的,额定功率2100W的大功率产品的EMI,
非常成功,在下对策之前峰值超17dB;下对策之后,达到3dB余量。
之前一周的时间都是在解这个问题,想尽各种办法都没有效果,反而更糟。当然
在电源口滤波还是可以解决问题的,但是贵呀。
所以楼主的方法还是很有道理的,值得借鉴和推广。
感谢楼主的无私分享!
dada
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本网技师
  • 2016-9-19 17:43:02
 
能否将修改成功的案例贴出了一起学习一下。
夜未央
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助理工程师
  • 2016-9-27 22:34:51
 
最近比较忙,等我有空的时候来总结这个案例。非常经典。

我们这边全部是这种开关电源的产品,出货量达千万台计,传导辐射都不好搞,当然上滤波器是可以搞定的,关键就是我什么都不想上。

省下来的钱数量太惊人了。
nc965
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  • 2016-9-28 11:16:37
 
不仅仅是成本效益,电效率也会有可观的提升。
夜未央
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助理工程师
  • 2016-9-28 20:25:40
 
对电源效率确实是有提升的。但是我们这边的硬件都不懂电源,就没有人关注电源的效率。
每年出货量达8000万件计,数量惊人。要是落实在电源效率上,那确实是很惊人的改进。
不光光是EMI,成本。
dada
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本网技师
  • 2016-9-28 16:06:01
 
期待你的设计的总结。
sxkqlbb
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副总工程师
  • 2016-9-18 19:54:52
 
其实这个涉及到很多方面,首先电源滤波要做好,还有电路板的设计要合理,布线也有要求,壳体的密封性也很重要。
nc965
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  • 2016-10-6 22:16:15
 
继续新内容
这个系列贴,14年6月始发,两年多了还没结贴,实在不好意思,感觉是赖不掉了。之所以停顿许久,其实是畏难,有些地方自己也没有完全想清楚该如何表达。感谢很多网友的支持,也感谢许多网友的质疑,让我明白了还有哪些问题没有交代清楚,哪些地方可能引起误解。希望在接下来的叙述中尽可能简单明了的说明问题。只是感觉需要阐述的内容涉及某些深层次的理论问题,已经远远超出了发帖之初的估计和准备,加上自己的理论水平有限,说得不周到的地方请各位谅解。

一切从头说起------哪是头?当然是老祖宗麦克斯韦。


关键词:麦克斯韦方程
在93楼我用了一段文字来表达这个方程(提示,这段文字揭示了麦克斯韦方程最核心的含义,但可能不是全部含义)
空间任意一点的电场变化会引起其垂直方向上对应的磁场变化;或者相反,空间任意一点的磁场变化会引起其垂直方向上对应的电场变化。
为什么用文字而不直接用公式来表达?一是因为百度到的方程式并非我最初(文革前的教材)见到的那样是个精美绝伦的偏微分方程,二是感觉这样的文字表达或许更容易被这里更多的人理解、也更容易与我们讨论的话题发生关联。
麦克斯韦方程的伟大意义就不多说了,总之它远远不是我们电子工程师所理解的那样只是电磁波的一种数学模型,它实际上是现代科学人类最核心的宇宙观之一。
现在,我们来看看麦克斯韦方程可以给我们带来哪些启示?这段普通的文字里包含了哪些深邃的内容呢?开动你的思维吧!在这个方程前无论伫立多长时间去思索都是值得的。

nc965
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  • 2016-10-7 09:17:37
 
    第一种认识:只要拿着一块磁铁随手晃动一下,你就会扰动整个宇宙!这里说的是电磁波的动力学特征和传播特征:其一,磁场或者电场一定(只)要有变化(运动)才(就)会形成电磁辐射。其二,在任意远的位置看到这个晃动的同时也能(才能)检测到这个扰动信号,这是因为“看”也是一种检测。这意味着磁场变化的影响是以光速在传播,而电场与磁场的在空间任意一点的确定关系也决定了电场也是如此。
    第二种认识麦克斯韦方程的时空是三维的?它只有(只需要)时间、电场和磁场这三个相互垂直的方向(就可以弥漫到宇宙任意角落),而不是我们熟知的四维时空。这里只想说的是,电磁波的性状(时空分布)应该是无法用(基于三维立体空间或者二维平面图形来表达的,已知所有关于电磁波性状的图形描述都应该是有失偏颇的,仅供参考、帮助理解的意思。
    第三种认识:(如无特别说明,以下均为动力学意义上的)电场和磁场的关系非常地微妙:
    1、任何一方都可以在各自的维度上单独被描述;这意味着我们可以分别从电场和磁场这两个不同的角度(入口)去产生或者感知电磁波。
    2、任何一方都不能单独存在,而是伴随对方的存在而存在,对任何一方的描述等同于对另一方的另一种描述;这意味着我们不用或者无法区分电磁波最初来至哪个维度(采用何种天线模型),上述两种不同角度产生或感知的电磁波是完全等效的。
    3、由于产生或者感知任何信号本质上是能量的转移(做功),这意味着麦克斯韦方程也是个能量传递模型,而且我们很容易把麦克斯韦方程中电场和磁场这种完全对仗的关系理解为能量转换关系,很多教科书包括我自己都曾经这样理解:电(场产)生磁(场)、磁生电、电又生磁、磁又生电。。。直到永远。
    4、但这很可能是个错误!正因为方程中电场和磁场是完全的对应的,即使是耦合也是无损的,一旦产生就会在宇宙尺度上永无休止地传播下去,并没有热力学意义上的能量转移损失。而且麦克斯韦方程在任意空间(包括真空)都是成立的,并不需要基于任何介质,这意味着电场与磁场的能量相互转换过程中不可能存在可以代表第三种能量形态的能量转换损耗(你能为真空加热?)。晕!没有损耗的能量转换?这显然违背了热力学定理!因此
    第四种认识:电场与磁场并不是能量相互转换的关系,它们只是电磁波这一种物质的两种表达,而且是冗余的表达(即只用其中一种即可完全表达)。这就进入了统一场理论的范畴,电磁波是电场和磁场在动力学上的统一,电磁波本身就是一种场、一种物质、一种能量,这里的重点是“一种”,而不是可以分成(由)两种东西(组成)的某种东西。
      或者说,电磁波这个东西,你从一个维度看就是磁场,从另一个维度看就是电场,从这两个维度一起看就是电磁感应,三个维度一起看就是电磁辐射
nc965
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  • 2016-10-7 22:28:10
 
      这是一个大家熟知的开关电源远红外热成像图形:
      
      红外辐射也是一种电磁辐射,它与我们讨论的EMC电磁辐射本质上是一样的,唯一的区别是:

     关键词:波长
      红外线的波长大约是1um到1mm,EMC电磁辐射的波长是1m到10m(对应300MHz到30MHz的侦测频段)。
      波长是电磁波最重要的参数,甚至是唯一的参数,频率和周期只不过是这个参数同一个含义的不同表达,而幅度这个参数更想表达的是能量或者能量密度(通量)而不是电磁波本身的某种特性。
      波长被定义为电磁波一个振荡周期以光速所传播的距离,所谓振荡周期即所述电场磁场相互作用的一个完整轮回。而这里面可能有些耐人寻味的问题:
      1、四分之一波长
      电磁波的数学表达(麦克斯韦方程的解)就是一个正弦波,而一个完整周期(360度)的正弦波所携带的信息,完全可以用它在某一个象限内(90度)的信息通过对其余三个象限的对称复制(映射)得到,即四分之一波长已经包含了一个特定电磁波的全部信息,其余三个象限的信息都是冗余的!这同时也印证了我们对麦克斯韦方程的上述理解是正确的:
      1)如果我们把一个特定电磁波的一个完整周期的正半周理解为电场主导作用而负半周理解为磁场主导作用,那么在某一时刻的某个四分之一波长无论处于这个电磁波的电场抑或是其磁场的主导作用范围,它们的效应都是一样的,电场和磁场(除了维度不同)其实并没有区别。
      2)如果说正负半周的对称反映了电场磁场的轴对称性(相互垂直),那么第一二象限的对称以及第三四象限的对称是不是可以理解为电场和磁场分别对时间的轴对称性?这刚好(绝非偶然)与麦克斯韦方程的三维时空相吻合。
      我们甚至可以这样认定:电磁波真正的波长就是四分之一,虽然这立即会使电磁波的时空分布变得更加抽象和不可理喻,但各种迹象表明真实情况就是如此。
      2、波长还表达了电磁波在几何尺度上的分辨率

      如果说上述图形有些许模糊是因为设备感光器件的分辨率较低引起的,那么提高感应分辨率可能看得更清晰,但波长是个极限。也就是说,再高分辨率的装备,也不可能分辨出低于电磁波波长的细节。并不是细节不存在,而是无法确定,这已经是量子理论的思维了。
      对于EMC频段的电磁辐射,我们无论采用何种精密检测手段,所能达到的最高分辨率也只有0.25m~2.5m(按四分之一波长计)。按这个分辨率,大约刚好可以勉强分辨出一个人的形状。如果按照这个尺度对上述图形打马赛克,你还能看见任何东西?变压器呢?二极管呢?PCB呢?同样,并不是这些东西不存在或者没有起作用,而是从检测的视角无法分辨,只可宏观不可微观的意思。
      3、波长还奇怪地与温度这个物理量对上了号
        比如

      温度有个下限,叫绝对零度,刻度为0°K(-273.15°C),应该没有颜色,因此叫绝对黑体。
      宇宙背景辐射的温度是2.725°K,波长是7.35cm,微波辐射,那就是宇宙的背景颜色,也叫黑体。
      人体的温度是310°K(37°C),波长大约9um,远红外辐射,虽然人眼看不见颜色,但据说爬行动物能看见。
      可见光的对应的温度为1000°K~8000°K(色温),对应的波长为0.8um~0.4um。赤橙黄绿青蓝紫每种单独的颜色都可以与一种温度和一段波长相对应。
      太阳光里可解析出的紫外线,大约对应10000°K的温度和0.3um的波长,什么颜色?人眼肯定看不见,但据说昆虫能看见。
      还有X射线(波长短于50nm)、伽马射线(波长短于10pm),虽然没找到资料佐证,但它们一定与更高的温度相对应。
       这些都是电磁辐射,都在麦克斯韦方程考察范围内,它们都有一个波长并与某个温度相对应,我们很容易在里面找到EMC电磁辐射的位置,大约1、2°K的样子。
      关键词:黑体
      黑体是热力学的概念,他表达的是背景温度,由于温度和波长的关系,在这里成了辐射的概念,姑且混为一谈。
      黑是颜色的概念,黑体就是背景的颜色,也是背景温度,也是背景辐射。而背景是一个无限大容量和无限低阻抗的结构,而这种结构也可以是地的结构,因此我们也可以把具有这种结构的地称为黑体,而把EMC检测设备称为暗房。
      上述图形周边的蓝色(实际上是黑色)区域,为20°左右的环境温度,对应的是大约10um的电磁辐射,对开关电源而言它就是一个黑体,它的特性是:1、温度最低,2、范围一定比开关电源大很多,3、不为开关电源的温度所左右,4、它的任何部分的温度相等。
      如果把这个情形对应到EMC辐射频段,尽管图像模糊到只有一个光斑,但是这个光斑以外的黑色区域仍然大面积存在,这就是EMC辐射频段的背景,就是EMC辐射最弱的地方,就是黑体,就是地。

      换句话说,地就是黑体,地就是辐射是最弱(为零)地方,辐射越弱的地方越相当于接地,即使某些地方与地没有直接的(甚至完全没有)电气连接,只要它的辐射与地的辐射相当,那里也是地,也等效于与地短路。这种没有直接连接但等效于短路的连接叫等电位连接,这样的接地叫等效接地
      更重要的是,所有的热点,都是相对于黑体而存在;所有电磁波,都是相对于背景(噪音)而显现;所有的EMC辐射,都是相对于地而存在。
nc965
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  • 2016-10-11 11:01:30
 
      关键词:天线
      电磁波是一种能量,对某种结构(机制)注入能量可产生或激发电磁波,让它对某种结构做功可感知或吸收电磁波。如果把这些但凡能影响电磁波的结构定义为天线,则世间万物皆为天线。太阳无疑是天线,植物除了吸收太阳辐射滋养生命,还把绿色铺满大地,还是双工的天线。但凡有温度的物体都会发出电磁辐射,而任何物体都会有温度,都是发射天线。
      即使进入暗房,把考察范围缩小到EMC频段,情况依然很复杂。在暗房里,开关电源等效于一个天线,一个辐射体,它的景象(如果能看到的话)就是上面描述的一团模糊的(分不清细节的)光斑,还可能各向不同性。
      我们已经知道的是:这个天线的整体辐射水平以及其频谱的每个细节,都是开关电源的各个部分的各种运行参数、PCB布线和各种(包括外壳)接地方式、元器件特性及其空间关系、各个模块及其连线的空间尺度和位置等因素综合作用的结果。也就是说,所有这些复杂的因素的每个细节或多或少地都会对最后的整体辐射水平有所贡献。
      我们不知道而想知道的是:所有这些因素的每个细节是如何通过何种方式最终影响到整体辐射水平的?或者说能不能为这个天线建立一个统一的模型,从而完全解读它(直到其频谱中每个细节的成因)?因为影响因素太多,我的答案是否定的!
      那么退而求其次,我们能不能概要性的用几个已知的天线模型来大致解读这个天线的辐射效果?这是可能的,但关键在于这些天线模型的正确运用。言外之意:人们建立这些天线模型的初衷是让这根天线尽量更加管用,而我们的目的是要让它尽量更加不管用。因此,话要反过来说,思维是逆向的,这有点难度。这意味着我们可能需要重新审视这些天线模型,或者在必要时将其内涵予以延伸。
      为了把这个问题说清楚,我们需要再缕一缕思路:
      1、一口咬定辐射是由电场或者磁场变化引起的,只相信麦克斯韦说的,其他任何说法都置之不理。
      2、在EMC频段,产生辐射的原因,要吗是电场作用,要吗是磁场作用,其他因素(温度什么的)可以排除。
      3、天线模型可由此分为两类,磁场介入类与电场介入类天线模型,对应两种能量入口(出口)。
      4、电场介入具体表现为电压(电动势)作用,在开关电源中到处都有,其中影响最大的是输出(包括负载)与大地之间的高频电位差。
      5、磁场介入具体表现为电流(安培环路)作用,在开关电源中也到处都有,其中影响最大的是脉冲电流回路拓扑电流回路
      6、由于在麦克斯韦方程中电场与磁场的作用是等效的,可以由此推测出这两类天线模型是可以等效转换的,继而推测出所有天线模型都是可以相互等效转换的。
      7、任何一个实际天线结构,都可能有方向(各向不同性)的问题。因此,整体辐射水平一定是个矢量和,某些因子相互助长或者相互抵消都是可能的。
      8、任何一个实际天线结构,都有一个频带特性,对于某些频点可能是助长电磁辐射(甚至形成振子辐射),而在另外的频点可能是削弱电磁辐射(甚至是个陷波器)。
      9、很多天线模型都可以是双工的。这说明即使在同一个天线的同一个频点也不是只能激发电磁波,只要把激励源换成负载,也还可能吸收(削弱)电磁波
zhc787
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LV8
副总工程师
  • 2016-10-14 16:15:07
 
很全面的资料,对初学者很有帮助!
nc965
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  • 2016-10-16 08:43:08
 
      关键词:开关电源共模电流等效辐射模型
      这无疑是开关电源EMC最重要的辐射模型,绝大多数情况下,工程界已经把共模电流与EMC辐射等同看待,这是对的,而且百试不爽。但为什么是对的?这就需要一个模型来支撑。
      之所以叫辐射模型而不叫天线模型,是因为我们可能看不见这根天线,明白这个意思后,你叫它天线模型也是可以的。
      在暗房里,开关电源等效于一个天线因为开关电源的输入端子就是地,所以这个天线有一端是接地的,这很像一个鞭状天线。
       为什么拿鞭状天线而不拿振子天线来说事?这是因为振子天线必须是个孤立且对称的结构,不能与地有关系,而开关电源刚好是接地的。如果把振子天线的一个臂接地,它就失去了对称性,它就不再是振子天线而成了一个鞭状天线。而接地这个关键特征,无论对于开关电源或者鞭状天线来说,都同样具有举足轻重的意义。
       一方面,鞭状天线可以看成是振子天线的一个特例,因此仍然具有振子的特性,(如果要它更管用的话)要求天线的长度是1/4波长(或者其整倍数),而多数开关电源的尺度远远小于EMC辐射的波长的1/4(0.25~2.5m),因此开关电源是一根长度严重不足的鞭状天线。在天线长度不足的情况下,天线的最末端----也就是开关电源输出端及其所连接的负载----的任何等效延伸(电气或者几何上远离地的程度)在最大程度上决定了辐射强度。
      另一方面,开关电源还不完全等效于一个鞭状天线,它的激励源并不是来至外部并从近地端馈入----从而使天线的其余地段可以成为振子,它的激励源来至内部,而且往往还不止一个激励源。而这些激励源更多地是处于更靠近输出(即天线末端)的位置。比如隔离电源,除了原边以及前级可能有多个激励源以外,在其副边最靠近输出端的位置,也集中了一个拓扑电流回路、一个脉冲电流回路以及输出电容Cout偶极子这三个强劲的激励源,甚至还有一个可能更强劲的激励源,那就是变压器绕组间寄生电容把原边高频PWM脉冲电压直接感应(耦合)到副边来。
      由于这两方面原因,开关电源这个伪(类)鞭状天线上的辐射能量更多地集中在了天线的末端,因此我们一再强调输出端子是EMC辐射处理的重点
      鞭状天线和振子天线一样,是一种电场介入类天线模型(因为上述另一方面原因,开关电源这个伪鞭状天线更应该这样看待),激励源在天线周边的空间首先形成的是一个电场。根据麦克斯韦方程,这个电场会在其垂直方向上形成一个磁场。考察这个磁场:



      很显然,这个磁场既可以按上述理解由天线周边的电场形成,也可以由安培环路定理由某个电流环路直接形成,甚至可以由振子电流按右手螺旋定则就地形成。当你为这三种成因究竟何为真而困惑不解的时候,麦克斯韦方程会告诉你它们实际上是等效的。其中:“某个电流环路”就是共模电流环路,其中凌空的部分被称为共模回流路径,而这个路径上的电流就是共模电流它的方向与上述电场一致且与其等效成为这个磁场的成因这样一来,共模电流就与开关电源的EMC电磁辐射完全对应起来了,这就是开关电源共模电流等效辐射模型共模电流等效辐射模型是基于共同磁场从开关电源这个伪鞭状天线模型等效映射过来的
      

      或许有人会问,既然前面说开关电源到处都有电压导致电场和电流导致磁场这两种作用,那么电流作用导致的辐射是不是也包括在这个仅从电压作用推导出的等效辐射模型的框架内了呢?回答是肯定的。这是因为你既可以把比如某个脉冲电流回路这样的一个辐射源作为鞭状天线这样的电场介入类天线的一个激励源看待,也可以单独把这个电流回路的磁场投射到一个不包括这个激励源的鞭状天线所形成的磁场并与其叠加看待,根据麦克斯韦方程的电场磁场等效作用的原理,两种途径得到的是一个完全相同的磁场。

     至此,通过几个楼层的系统阐述,我们对电磁辐射和麦克斯韦方程有了更深入的认识和理解;通过开关电源共模电流等效辐射模型的建立过程,我们学会了运用麦克斯韦方程来描述和解决开关电源EMC问题的基本技巧和方法。整理一下
      1、毫无疑问,根据麦克斯韦方程,磁场的作用等效于电场的作用,处理(改变)其磁场等效于处理其电场。
      2、而,包括安培环路定理在内的所有电磁学定理,都可以归结为麦克斯韦方程。因此:
      3、同样的情形还可以继续延伸:电场介入类天线模型--电压型(电场型)激励源--电压(电动势)--电场--磁场--电流--电流型(磁场型)激励源--磁场介入类天线模型,这个链条中的每个环节都可以相互等效。
      4、处理其中任意一个环节都可以影响到所有环节,都等效于对所有环节的处理也等效于对其中任意另外一个环节的另外一种处理。因此:
      5、开关电源共模电流辐射模型与其伪鞭状天线辐射模型是等效的,分别针对两种模型的处理措施都同样可以达到改善开关电源的EMC特性的目的。
      6、这两个辐射模型都已经(或者可以)全部包含了开关电源中各个局部可能成为EMC激励源的机制,因此我们可以不再为其中某个特定EMC机制单独考虑辐射模型,只需把他们归结为某个局部激励源或者信号来对待和分析即可。当然,单独考虑也行,结果是等效的。
      可见,EMC 显然比较复杂,但也复杂不到哪去不过就是在麦克斯韦方程里稍微多转了几下,只要我们怀着这样的信心并保持足够清晰的认识,接下来就可以直奔主题着手分析解决开关电源的EMC问题了。

从系统设计的角度看,处理开关电源EMC干扰的办法不外乎:减少干扰源头,堵截或者疏导干扰信号,协调传导与辐射从这些线索出发,按照麦克斯韦的这套方法,就可以抽丝剥茧到每个细节。大约再有几个楼层就可以把这些问题基本说清楚了。

      开关电源伪鞭状天线模型以及共模电流等效辐射模型的建立,将开关电源这个特定事物与国家电网这个无限大接地体的属性有机地联系在一起,在基本原理层面澄清了之前缺失的环节


nc965
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  • 2016-10-23 11:30:16
 
       一、减少干扰源头----激励源信号模型
       开关电源的总体EMII干扰,一定是其中的某些EMC激励源引起的,按麦克斯韦方程的分类,其中磁场(电流)作用的主要有脉冲电流回路、漏磁、可归结为电容耦合作用的感应电流、差模电流等等,电场作用的主要有脉冲电压、可归结为电容耦合作用的感应电压、可归结为阻抗耦合作用的电位差、振子、EMC偶极子等等。但归根结底,干扰信号是由开关(以及二极管等非线性器件的)动作引起的。因此,只要是开关电源就一定是有干扰的,把开关电源的EMC干扰降低到到任意指定的水平并不一定能现实的
      波形控制
      由开关动作实现的各种电压电流过程(波形)是开关电源拓扑成立的前提,但也是其EMC干扰的总根源。这些由示波器就可直接观察到波形多半会与理论波形有一定差距,其中对EMC有重要影响的往往是这些波形的某些细节,有的波形或者其谐波还能与EMC干扰频谱的尖峰凸起有直接对应关系。
      波形控制总的原则是首先确保拓扑能量转移意图的完美实现,在此前提下开关尽量软一点,谐波成分尽量少一点、不可避免的过渡波形的EMC有效成分尽量少一点,可以避免的毛刺或来路不明的波形要尽量避免。
      波形控制方法除了拓扑选择这个事先确定的因素以外,主要在于电路参数的配合,比如漏感的控制、反向恢复电流的控制、di/dt 和 dv/dt 的控制、尖峰电压和尖峰电流的控制、驱动的控制、开关切换及死区的控制等等;同时注意诸如米勒效应的影响、结电容的影响、变压器寄生参数的影响、元器件的EMC特性的影响等等;此外还要考虑由于退耦电路参数不良、环路参数不良、PCB不良、接地不良导致的内部干扰的可能性,来至空间甚至外部EMS干扰的可能性;必要时,采用磁珠吸收电流谐波或者采用RC吸收电压谐波也在考虑之列。
      脉冲电流回路
      脉冲电流回路是开关电源EMC干扰最主要的激励源。它是指分别与拓扑中开关的两种状态相对应的两个主电流回路,它是拓扑变换的必然,它的主要结构特征是:拓扑电流或者其续流的某个最快捷的闭合回路,其中有一个称为热点脉冲电压过程,还有一个衔接拓扑电压的电容滤波结构。
      首先,根据对拓扑的理解找到所有这些脉冲电流回路,一般从拓扑感性元件的一个节点上可划分出两个回路,还可按是否通过这个感性元件区分为拓扑电流与脉冲电流两类,如果是隔离拓扑,在变压器副边还有对应的结构。这些脉冲电流回路之间可能有部分重合,要区分出来,而且一个都不能少,否则你漏掉的就可能是一个未经处理的EMC激励源。
      脉冲电流回路的信号特征是:它是开关电源最强劲的电流回路,含有最强劲的EMC有效信号,除了其电流引起的磁场作用外,还有由热点引起的电场作用以及由电容偶极子引起的能量干扰。脉冲电流回路是开关电源EMC干扰的源泉,其余EMC干扰信号都可以理解为这个回路信号的影响或者扩散(泄漏)的结果。
      脉冲电流回路的处理原则是回路包围面积最小化,从而使其磁场最小化。根据安培环路定理,当环路包围面积趋于零时,即使再大的环路电流,其磁场也趋于无;当环路包围面积足够大时,即使像共模电流这样微小的空间感应电流也能引起可观的电磁辐射。因此,回路包围面积最小化是抑制脉冲电流回路EMC电磁干扰最有效的方法,(目前看来)也是唯一的方法。
      回路包围面积最小化同时还意味着:热点面积最小化,可归结为阻抗耦合作用的接地电位差最小化。
      回路包围面积最小化涉及到的问题是:
      1、减小元件封装、采用贴片工艺、模块工艺以及高密度工艺可以达成更小的回路。
      2、脉冲电流回路中的电容可以用并联的方式就近增加一个以形成更小的回路。破坏其偶极矩等效于将该电容短路而缩小回路。
      3、回路包围面积空间和方向的概念,可用背靠背、叠、平行、扁、走8字等方式来尽可能缩小回路
      4、脉冲电流回路不止一个,都要达成最小回路,可能有冲突。一般的思路是:输出侧(天线末端)回路优先,脉冲电流回路(相对于拓扑电流回路)优先。
      5、这意味着由于每个脉冲电流回路的信号不同、方向不同,最小化的程度不同因而效果不同,最终导致EMC干扰频谱的各种起伏。再加上由于其影响和扩散的信号在其他EMC机制上的可能表现,使我们有可能大致解读EMC干扰频谱。
      6、脉冲电流回路信号的影响和扩散(泄漏)主要需考察的是:1)脉冲电流在回路中一段地线上的表现对系统接地的影响,2)其磁场电场对整体EMC辐射的贡献,3)通过其磁场电场对其他(比如弱电)回路的不良耦合,4)滤波残留信号以及其偶极子能量造成后续滤波电路或者负载的EMC应力。
      脉冲电压
     
脉冲电压即上述脉冲电流回路里的热点信号,它的特征是要保证拓扑成立而不能接地。脉冲电压并不能单独成为一种EMC激励源,除非有天线或者电容耦合,根据其耦合的影响方式可分为两类:
      1、可归结为电容耦合作用的感应电流,这是由于热点面积过大或者热点对地等效电容过大引的,感应电流对地形成的不同回路对应不同的激励源:就地形成的回路是一个磁场类激励源,还可能因过大的感应电流而改变或恶化拓扑工况;输入端子包括PE)、外壳或者其他远地点形成的回路是一个可能更大的磁场类激励源,还可能是一个传导信号激励源;与大地形成的回路就是共模电流。
      此外,一个热点对另一个热点的耦合也是可能的,这表现为一个强劲的磁场类激励源。
      显然,应对之策也应围绕这些信号模型来展开:减少热点面积,减小对地等效电容,调整控制参数以适应甚至利用等效电容,用隔离、屏蔽或者退耦的方式避免与远地的耦合,用屏蔽或者遮挡的方式避免热点成为天线。当耦合不可避免时,要尽量将耦合规范到对就地的耦合。
      例:因反激变压器原边绕组寄生电容较大导致的拓扑工况恶化或EMC应力增加。
      解:调整绕组结构减少寄生电容,减小开通di/dt以减缓电流冲击,在钳位电路中增加阻尼。
      例:因浮地驱动而需把相关控制电路大面积置于热点引起的EMC应力增加。
      解:尽量简化位于热点的电路;采用密集和小型化的办法把相关元件和电路尽量集中在一起,包围在非热点电路中;必要时做屏蔽接地截断共模电流路径。
      例:与热点直接连接的散热器。
      解:用开关电源的其他结构遮挡这个散热器,比如使其位于风道的中心而避免成为天线,采取措施避免其与远地的耦合。
      例:因热点对桥前电路的不当耦合造成传导N/L差异过大。
      解:研判耦合路径后设法减少或截断耦合。或者,通过改变L/N或差模电感与整流桥连接方式改变耦合路径。
     2、可归结为电容耦合作用的感应电压,是由于热点对面积较大且对地阻抗较高的被耦合体的耦合在被耦合体上形成的电压,这是一个电场类激励源。其基本特征是被耦合体面积较大且不能或不方便直接接地。其中最典型的就是原边热点对连同负载在内的变压器副边这个巨大的被耦合体的耦合导致的EMC应力激增,另一个需重视的是热点对控制芯片的高阻抗端子的不良感应。对策:用减小耦合电容(拉开距离、缩小面积)或者屏蔽的方式来减少热点对被耦合体的耦合,用增加对地耦合的方式来减少被耦合体的对地阻抗、或者采用某种连接的方式设法使被耦合体地成为等电位体
      漏磁
      漏磁多半只是一个名义上的激励源,由于开关电源中的拓扑电感(变压器)大都是闭磁路结构漏磁影响非常有限,一般无需处理。认为必要时,可采用在装入磁芯后再搞一层短路的绕组的方法简单处理,顺便把磁芯接地。
      差模电流
      虽然位于输入侧的差模电流主要被视为传导信号激励源,但由于差模电流还经常位于系统(模块)之间连接处,或者独立走线的PE连接,其包围面积可能较大。因此,即使现有的滤波已经把差模电流限制在较低的水平,但有时仍然可能成为一个不容忽视的磁场类辐射信号激励源。处理上一般应首先考虑采取措施对差模电流做必要的限制,在此基础上采用缩短连接长度、缩小包围面积、同轴电缆连接等方式处理其辐射信号,之后再考虑对传导信号的处理
      EMC偶极子
      多数情况下,EMC偶极子携带的能量远比热点能量小,只有在输出端子上的Cout偶极子由于其处于系统最末端才有突出的EMC表现。唯一的对策是用Cz连接去破坏其偶极矩。
      振子
      振子成为开关电源的EMC激励源是可能的,主要在某落入EMC频谱波长范围(0.25m~2.5m)较大尺度的结构存在时得以凸显,这些大结构主要是指细长结构的布线或者电源、负载、大尺度的机壳、机架、系统连接、多模块系统等等。找到这些振子很容易,频谱上立即就会有反映。但需指出的是:频谱上的一个尖峰不一定对应一个振子,因为首先要有尺度上的对号入座,还要排除尖峰的其他成因。一个振子也不一定就对应一个尖峰,因为振子也可能是一个陷波器。对应一个波谷也是可能的。振子处理起来也比较容易,因为振子结构大多数都是可以接地的,任何一个哪怕是意外的接地也可能破坏一个振子。
      负载
      负载可能才是开关电源EMC干扰的一个最具威胁的激励源,不仅因为它长得实在太像、而且实际上就是一根天线,还因为开关电源几乎的所有EMC辐射能量都在往它这里集聚,而我们却几乎不能对它动什么手脚。我们唯一能做的、甚至全部所做的就是减少对它的激励。这也是我们要尽最大努力实现的目的:输出端子接地,使负载处于最安静的EMC环境

nc965
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  • 2016-11-4 11:52:57
 
       二、堵截----共模滤波信号模型
      根据开关电源共模电流辐射模型,如果干扰源信号用某个干扰电动势来表达,而耦合程度用干扰源与大地的阻抗来表达,则可以量化在共模回流路径上形成的电流。
      
        

        共模滤波是一种堵截措施,本质上是增加干扰源与测试系统“地”之间的阻抗,越大越好,最好无限大(当阻抗增加到超过辐射天线对地等效阻抗时,方可显著减少通过共模回流路径的共模电流,达到削弱辐射强度的目的)。

       三、疏导----EMC接地信号模型
        EMC接地是一种疏导措施,本质上是减少干扰源与测试系统“地”之间的阻抗,越小越好,最好为0,也就是短路,也叫“接地”(直观的理解就是把辐射天线接地,让它不能辐射)。
       四、协调----差模滤波及传导信号模型

Ortlinde
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  • 2017-1-11 15:06:20
 
版主这个帖子还继续吗
Ortlinde
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高级工程师
  • 2017-1-11 16:08:05
 
版主,拜读了你的三篇EMC接地问题,模型是看懂了可是到了实际电路图接法就又模糊了,能否指点一二
nc965
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  • 2017-1-12 14:39:59
 
确实还有几个关键楼层要讲,才能把整个帖子的内容连贯起来。你具体说说哪些地方模糊不清,我了解一下,才好下文。
Ortlinde
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高级工程师
  • 2017-1-12 16:08:47
 
好的板版主,每一个电流回路都各自走到输出端子,可是,实际电路中,拓扑和IC这些本身就有一个自己的参考地,那版主这个图的地跟IC和拓扑的地又如何连接呢有点分不清如何走线,第一次看版主以D-为地各自回到Io0似乎有点明白,可是去到实际中又有点模糊分不清,比如以IW3688的原理图为例子,版主这个地又是如何连接呢,望版主不吝赐教
nc965
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  • 2017-1-13 09:49:06
 
这个事应该是说清楚了的,几个措施分别实施就达成目的,什么目的?输出端子接地这个目的。


至于IC的地,那是弱电接地的问题,目的是防止内部干扰而不是外部干扰(EMI或者EMS),这部分内容看来也应该装进本帖,目前你可以参考我另外一个【三圈两地】贴的内容处理。
Ortlinde
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  • 2017-1-13 11:09:57
 
版主那个帖子我看过了,我的理解是把功率回路布局连线尽量连短降低Vds的电压尖峰,我应该没仔细读懂版主的这个贴,需再看几次才行,因为对已整流后到底是D+还是D-为地连接到输出端子这个没吃透,不过还是感谢版主的指导我们这些经验不足的人
Ortlinde
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高级工程师
  • 2017-1-13 11:38:41
 
版主能不能再指点下那个整流后以哪个点做地连接输出端子这个问题说一说啊?
nc965
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  • 2017-1-13 12:04:52
 
硅桥的4个脚都是地,等效的,谁方便接到输出就是谁了。你这个芯片是源极驱动的Buck,唯一的机会就是D+可以与输出连接,因此要清洁这个连接。
Ortlinde
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高级工程师
  • 2017-1-13 14:18:14
 
您这样说我倒是明白了,只要好走线,用哪一个硅桥脚连回到输出端即可,那个CZ电容接法我要在研究一下版主EMC贴2那个模型,有问题再来向版主提问
Ortlinde
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高级工程师
  • 2017-2-21 10:37:05
 
版主我又来了......我想系统的请问下你,反激变压器的绕法怎么绕,绕法的顺序初级,次级,辅助,初级,可是方向问题,和有一些飞线问题啊中心头啊中心抽头啊这些,能不能指点下或者介绍些系统的说这个绕法的书啊?不要嫌弃这个水水的问题
nc965
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  • 2017-2-21 19:29:42
 
spirite219
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  • 2016-11-15 14:21:10
 
学习学习~~~
LinTX
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  • 2017-2-5 08:36:11
 
学习了,谢谢分享经验
kingtonliu
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  • 2017-2-14 12:26:21
 
感谢分享
Lyj7701174
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  • 2017-2-20 10:22:46
 
非常好的东西,值得好好学习,先顶一个
kingtonliu
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  • 2017-3-10 13:04:25
 
感谢分享
meisjin
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  • 2017-7-20 16:23:44
 
楼主,你好

这个帖子的不是要讲三线隔离的吗?
mm163705
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  • 2017-7-21 08:46:54
 
感谢分享~
xxj_0561
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助理工程师
  • 2019-1-20 15:57:24
 
收藏,顶!
scj19880828
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  • 2019-2-15 16:26:08
 
大部看完,意犹未尽
pxbfeng
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  • 2019-4-3 09:00:47
 
读完了,好好体会下李工的主旨思想
mypower21DY
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副总工程师
  • 2019-4-9 11:46:45
 
跟着楼主一起学习
MMG
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  • 2019-5-21 19:30:08
 
学习
ly-aa11
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  • 2019-5-22 15:18:32
 
Mark,学习学习
lytly10138888
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  • 2019-6-4 17:56:52
 
三线制(L,N,PE), 三相四线制(L1,L2,L3,PE),特别是大功率电源,如20KW ,30KW电源,期待李工讲讲如何按系统接地的方法解决EMC问题。不过这里面有个疑问是既然输入端口已经接地了,输出负载不也不连接,电源模块完全被金属外壳屏蔽,为什么还存在EMC问题?
lytly10138888
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  • 2019-6-4 17:58:05
 
拓扑一般是维也纳PFC+LLC的结构,如何实现EMC的接地疏导。
nc965
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  • 2019-6-4 19:49:50
 




以上内容摘录至:
开关电源EMC设计要领(四)----PPT文档
lytly10138888
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  • 2019-6-4 20:40:04
 
谢谢李老师。

如下还有疑问。请李老师帮忙解答。
对于三相接地系统,按照PPT文档的要求,隔离的直流输出V-接由X电容形成的地,输出正V+应该接在哪里(母线正)吗? 目前电源的输入是这种滤波电路,是不是应该把X电容形成的地单独出来,不应该再通过Y电容接地?

另外我们的直流输出还带了一个直流滤波,在这种情况下,使用CZ电容是不是也不行,应该去掉共模电感?

三相系统用差模电感比共模电感更合理和适用吗?



三相差模滤波.bmp (724.44 KB, 下载次数: 50)

三相差模滤波.bmp
lytly10138888
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  • 2019-6-4 20:42:04
 
或者输入有两级共模的情况下,是不是严重影响CZ的接地和高频接地回路呢?
nc965
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  • 2019-6-4 22:10:18
 
Y电容、X电容、拓扑接地的关系:



其中
Y电容接地就是PE、机壳、远地(对拓扑而言)
X电容接地是拓扑接地,也是维也纳拓扑的中性点(拓扑接地中心)、散热器、或者信号地。当然,X电容接地(点)也可以是V-(甚至V+),这样感觉上更容易与后级拓扑衔接,其实不一定。
共模一般放差模前有利,当然最前面也可以(应该)还有三只Cx。
PFC控制,差模滤波(电感)是必须的,它是PFC所需,而EMI(传导)只是顺带效应。而共模滤波纯粹是EMI所需。
X电容是差模滤波的一部分,LC或者CLC(Π形滤波)的意思,其中 L 经常被称为电抗,意思是只要有阻抗的东西都可以算进去(比如共模电感)。
Y电容则没有Π形滤波的意思,它纯粹只是个系统(机壳)接地通道。两级共模电感中间可X可Y,便于分级,究竟怎么放有利,以测试为准。
lytly10138888
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  • 2019-6-5 12:05:49
 

李老师,帮忙看看这三种EMC设计对EMC的影响情况

EMC 方案对比.docx

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lytly10138888
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本网技师
  • 2019-6-5 12:14:49
 
后续方案是按李老师疏导的原则计划的方案,请老师帮忙看看,是否有

pk10开奖结果后续计划的方案.png (83.18 KB, 下载次数: 36)

后续计划的方案

后续计划的方案

原来EMC方案.bmp (1.54 MB, 下载次数: 29)

原来的EMC方案,CE,RE都超标

原来的EMC方案,CE,RE都超标

整改后的EMC方案.png (85.08 KB, 下载次数: 15)

整改后的EMC方案,CE基本能过,辐射50-100M超标较多10dB

整改后的EMC方案,CE基本能过,辐射50-100M超标较多10dB
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  • 2019-6-5 12:23:08
 
按155楼提示,要区分两种地,你没有区分。
按155楼提示,要插入差模电感,你没有插入。
大约这样:


其中:

1、CX两组即可,构成π
2、CY两组即可(原边副边各一组),且容量需限制,原边容量决定机壳漏电流(触摸安全),副边容量决定漏电流,接法按对称偶极子耦合方式(这样输出共模应该可以取消)
3、图示4个环路最小化布局有重要意义
4、散热器接近地,(即使用电容也)不要与PE(远地)发生关系
5、CX1\CY1可互换位置试试。
6、必要时用绝缘金属薄膜包裹PCB接近地做屏蔽,以减少对机壳(PE)的耦合。
lytly10138888
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  • 2019-6-5 12:29:13
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1.原边地是PGND, 接了X电容产生的参考地。
付边地是AGND.
后续计划方案的图中有。

2. 差模电感我用字备注了一下,交流插入了一级差模电感,PFC的电感本身就是差模电感。

nc965
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  • 2019-6-5 12:56:12
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158楼有刷新
lytly10138888
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  • 2019-6-5 14:14:38
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李老师,还有几个个疑问:
1、我们的第一个地电容形成的地为什么接的是中点400V, 而不接PGND.   输出负载通过CY2接的是PGND, 但没接400V。 按之前的原理的,我的理解是CY2应该接中点400V这里,应该算接地比较好好吧?

2、对于维也纳的输出800V,400V中点,PGND, 为什么这个三个点不能同时通过Y电容接PE。而一般只有输出是正负母线拓扑的才能在正负两边同时通过Y电容接PE,这个一直没想明白。

3、还有您回复的第6条,减少近地和远地的耦合,没想明白。之前我们一直是想利用金属外壳作为PE进行屏蔽,金属外壳多个地方,多个点, 多点和PCB的近地或热点让通过Y电容连接,目的是希望形成一个良好的屏蔽和小环路,这样屏蔽好了,就不会辐射出去了。 您的想法是不是想让所有的高频在PCB内部的小环路流动。不要耦合到金属外壳PE, 因为天线的参考地是PE, 所以天线接受不到?
nc965
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  • 2019-6-5 15:25:32
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1、中点400V与三相交流的中性点理论上是等电位,一般以此为PGND,以方便对网侧采样和控制(比如三相平衡),且CX电容电压应力相对最低(线电压)。两只CY2的接法参阅系列贴(二)中的Cout偶极子(Cz电容),你输出电压较高,有奇效(可省掉输出共模)。
2、800V,400V中点,PGND不接Y电容到机壳(PE)的主要原因是:分清系统接地和拓扑接地,以便最大限度地减少PE上的(感应)电流,让可能的电流(比如X电容的电流就很大)流向拓扑接地。须知PE上的电流就是共模(也包括差模)电流。
3、利用金属外壳作为PE进行屏蔽的想法是对的,但是不能有感应电流,而最小感应电流的接法,就是只剩PGND对机壳的感应,因此不能让其他热点信号直接面对网侧。(共模差模)滤波的本质是隔断拓扑与网侧的联系,而PE和机壳就是网侧,应尽量避免其对拓扑的感应,才能使滤波有效。
lytly10138888
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  • 2019-6-5 16:58:24
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感谢李老师的耐心解答。受益匪浅!
lytly10138888
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  • 2019-6-11 11:22:13
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李老师,您上次讲的三圈中,拓扑电流的环路,脉冲电流环路,驱动电流的环路都要小。对于驱动电流环路,拓扑电流环路基本可控制,但脉冲电流环路的路径到底如何判断,还有点不清楚,您看看上面两个图中的脉冲电流环路到底是走哪个路径?

PFC.bmp (2.96 MB, 下载次数: 8)

PFC 基本拓扑

PFC 基本拓扑

全桥.bmp (2.19 MB, 下载次数: 22)

全桥拓扑

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nc965
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lytly10138888
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本网技师
  • 2019-6-11 14:39:48
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PFC 这个图中,电感通过二极管给后级放电的回路是不是也属于IT回路,这样的话IT回路是不是也有6条;IP回路6个二极管的的单向回路,和两个二极管的一起的回路三个,是不是总共有9个IP回路。 我有点没想明白的是,这些回路有的电气上好像不通,是不是也能形成IP回路。
nc965
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  • 2019-6-11 14:45:20
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以有没有通过电感划分,没有的是快速回路(Ip),有的为慢速回路(It)。一般情况下,Ip回路优先,It回路在Ip回路已经布置好的基础上进行,两回路有部分重叠。如果每个回路都用并联CBB电容来形成最小包围面积,你最多需要9只CBB电容。
案例:6个Ip回路用了6只CBB

yunshi9015
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  • 2019-6-25 10:59:47
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感谢李老师,收藏消化!
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