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工程師必看:填谷電路PF電源EMI超標,竟是X電容及保險絲位置惹的禍?附飛線vs改板對比!

思睿達工業(yè)通信芯方案 ? 2025-07-10 09:35 ? 次閱讀
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我本次調試用的主控IC是來自成都啟臣微及深圳思睿達的CR52168SG,輸出規(guī)格24V0.5A,該芯片采用原邊檢測和調整的拓撲結構,因此在應用時無需TL431 和光耦。芯片內置恒流/恒壓兩種控制方式。接下來我把我的調試過程全程分享給大家

【應用】燈

【規(guī)格】24V0.5A

【問題描述】調試時發(fā)現EMI傳導余量不足

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上圖可以發(fā)現,0-800K處傳導余量不足,此方案做燈,有PF要求。所以用了一個填谷線路,填谷線路前端傳導相對來說是較為難調。0-800K處有以下四點常見的地方可調:

①X電容整流橋橋前后電感 ③變壓器 ④PCB布局干擾

首先我先嘗試最簡單的先改外圍電路,X電容和色環(huán)電感已經用了330nF和1mH,已經夠大了,所以先把整流橋后負極RL2的0R改成4.7uH貼片電感或1K磁珠,發(fā)現沒有什么作用。將薄膜電容放大后,效果也不好。

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看來跟外圍元件關系不是很大,因為平常用這種配置,傳導余量都有很大。于是第二步先檢查一下變壓器,把Y電容去掉后,測量Y電壓,如下圖

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可以看到除開尖峰,Y電壓平臺只有3V左右,已經很小了,大概率不是變壓器的原因。但是由于我設計的變壓器并沒有屏蔽以及磁芯接地,如上圖。所以我決定嘗試加一層屏蔽和磁芯接地分開嘗試。嘗試后發(fā)現磁芯接地及加屏蔽,傳導會變得更差,Y電壓也越高,對應的上,證明不是變壓器的問題。(沒存圖)

那接下來只有嘗試改PCB了,前方傳導超標最大的可能就是AC干擾

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由于變壓器是3+2+2的,看板子貼片面可以看到AC部分距離高壓動點部分距離還是很遠的,我一時半會還確實看不出來是什么問題,包括吸收環(huán)路也不錯。唯一有疑點的就是這根線離得太近了,距離只有1mm如下圖

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抱著試一試的心理,我嘗試把交流這根線隔開,把整流橋斜一點飛起來,把X電容也飛起來放在貼片面,發(fā)現效果很好,如下圖

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但事情實際沒有那么簡單,我正以為大功告成,于是我直接改板,把這根線離遠一點,改成以下板子,貼完之后測試發(fā)現還是不行,如下圖

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可以看到,余量只有2db,跟之前飛線的效果差異巨大,于是我懷疑根本不是那根線的問題,難道是插件面干擾了?以下是我嘗試的方法

一,改用方形保險絲,傳導余量6dB左右


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二,使用銅箔包裹變壓器,傳導余量10dB左右

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三,將X電容與壓敏電阻換位,傳導余量10dB左右

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于是我用原板子嘗試了以上步驟,發(fā)現均可以達到效果,說明不是那根線太近的原因,大概率是變壓器對交流部分的X電容以及保險絲產生的干擾!

以下是一些思考

①關于保險絲與變壓器之間的干擾

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*繞線電阻保險絲

螺旋結構相當于一個 小電感線圈,會通過 磁場耦合 吸收變壓器泄漏的開關噪聲(尤其是MOSFET的di/dt噪聲)。

這些噪聲通過繞線電阻的寄生電感與PCB走線電容形成諧振,傳導到輸入端口(LISN檢測到的噪聲升高)。

*方形直插保險絲

直線熔絲結構無顯著磁場耦合效應,且寄生電感極低,高頻噪聲直接通過輸入濾波電容回流,不會被放大。

*結論

根本原因是:繞線電阻的螺旋結構引入的寄生電感和磁場耦合,盡管體積相同,但其高頻特性與直插保險絲截然不同

②關于X電容與變壓器之間的干擾

1. 變壓器漏磁場的直接耦合

變壓器在開關過程中會產生 高頻漏磁場(尤其是反激電源的變壓器,因氣隙存在漏磁較強)。

若X電容 靠近變壓器(尤其是氣隙或繞組邊緣),其金屬極板或引腳會成為 磁場接收天線,感應出高頻共模電壓,并通過L/N線傳導到LISN。

飛線到貼片面后改善:因物理距離增加,磁場耦合強度隨距離平方衰減,噪聲被抑制。

2. X電容的“共模噪聲轉化”效應

X電容本應濾除 差模噪聲,但若其位置被變壓器漏磁場干擾,會 將共模噪聲轉化為差模噪聲:

磁場在X電容兩極板感應出 不對稱電壓,導致L-N之間出現本應被濾除的高頻差模噪聲。

這種“污染”后的差模噪聲會直接通過傳導測試超標。

3. PCB布局的隱性環(huán)路

即使X電容在交流側,其與變壓器、整流橋、輸入線仍可能形成 隱性高頻環(huán)路:

例如:變壓器 → 空間磁場 → X電容 → 整流橋 → 變壓器,構成共模噪聲的閉合路徑。

飛線貼片布局可能打破了這一環(huán)路,阻斷了噪聲耦合。

結論

核心問題:X電容因靠近變壓器,被漏磁場耦合,從“濾波器”變成“噪聲接收器”。

飛線改善的原因:

距離增加 → 磁場耦合減弱。

可能無意中避開了隱性噪聲環(huán)路。

優(yōu)化方向:

空間隔離 > 屏蔽 > 濾波增強。

希望以上的調試對你有幫助!

如需了解更多,歡迎加微信交流哦~

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