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1、Sunlord EXPERT IN PASSIVE PARTS P1 EMC元器件 2016 5 Sunlord EXPERT IN PASSIVE PARTS P2 1 EMC基本概念 q 电磁兼容定义 q 电磁干扰三要素 q 滤波元件 2 顺络电子EMC元器件 v 磁珠 3 顺络电子叠层电感产品 内容 Sunlord EXPERT IN PASSIVE PARTS P3 EMC EMI EMS Electromagnetic Compatibility 电磁兼容性 设备的一种能力 它在其 电磁环境中能完成它的功 能 而不至于在其环境中 产生不能容忍的干扰 Electromagnetic I
2、nterference 电磁干扰 任何能中断 阻 碍 降低或限制电 子设备有效性能的 电磁能量 Electromagnetic Susceptibility 电磁敏感性 设备 分系统或系 统暴露在电磁辐射 下所呈现的不希望 有的相应程度 EMC定义和含义 Sunlord EXPERT IN PASSIVE PARTS P4 电磁干扰三要素 三要素 传导耦合 辐射耦合 干扰源耦合通道受感器 Sunlord EXPERT IN PASSIVE PARTS P5 在噪声源处抑制 暴露在噪声下的元件或设备 屏蔽 滤波元件 噪声源 屏蔽 抑制电磁干扰的原理 硬件回路 通过屏蔽保护电路 Sunlord E
3、XPERT IN PASSIVE PARTS P6 EMC 主要解决方法 Good Electrical 0nH L 10nH Murata LQG15HS TDK MLG1005S SDCL1005 M02 0 3nH L 10nH 0nH L 10nH Murata LQG15HN TDK MLG1005M 叠层射频电感的对应 Sunlord EXPERT IN PASSIVE PARTS P56 不良项目根本原因不良原因分析解决措施 PathLoss不良 校准不良 灵敏度偏低等 不良比例一 般大于1 匹配电路中的电感 电容 使用不合适 具体而言 当电 感 电容 贴于主板 后在应用频率下所
4、 表现的电感量 电 容量 并非最优值 致匹配不良 不同厂家标称感值相同的 产品在应用频率下电感量 有偏差 直接替换导致不 良 以新厂家系列产品重新调试 取应 用最优值所对应的电感型号量产 初始调试选型不佳 未选 择最优电感值 部分上下 限偏差产品匹配不良 取临近电感值产品重新调试 选择 应用最优值所对应电感型号量产 电感极性 不同方向贴片 时表现的电感量有偏差导 致匹配不良 使用带方向标记的电感调试及量产 两并行电感贴片方向不妥当致互相干扰使用带方向标记的电感调试及量产 灵敏度偏低 不良率近100 应用频率下电感Q值偏低 选用绕线陶瓷电感或其他类型高Q 值电感 叠层射频电感的应用注意事项 Su
5、nlord EXPERT IN PASSIVE PARTS P57 不良项目根本原因常见不良原因解决措施 线路压降不良 不良率一般 高于10 电感RDC与要求不 匹配 多见于扼流 线路 不同厂家电感替换 RDC 有差异 以新厂家产品重新调试 电感线路不导 通 不良率一 般低于1 电感开路 电感中有过大持续电流通 过使电感电极烧断 如音 频功放电路的电感额定电 流小于工作电流而开路 使用更低RDC产品 必要时采用更 大尺寸电感或要求电感厂家重新设 计低RDC产品 电感中有脉冲电流通过使 电感电极烧断 如按键电 路中的电感遭受ESD冲击 开路 设计保护电路 或使用更低RDC产 品 必要时采用更大尺
6、寸电感或要 求电感厂家重新设计低RDC产品 电感处于主板边缘 分板 时过大应力致电感电极断 开 合理布局PCB上电感的位置和摆放 方向 减小分板应力 电感虚焊或焊接偏 位 参考下页焊接不良原因分 析 参考下页焊接不良解决措施 叠层射频电感的应用注意事项 Sunlord EXPERT IN PASSIVE PARTS P58 不良项目常见不良原因解决措施 电感焊接性不良 锡膏 焊接条件 焊盘设计不合 理 按照规格书推荐的焊盘设计 使用规 格书推荐的焊接条件和锡膏等 PCB布局不合理 器件间间距过 小致电感焊接受周边器件影响 合理布局器件 避免间距过小问题 电感焊接电极面状况不佳 常见 于绕线电感
7、 由电感厂家改进 优化焊接电极面 电感过期致焊接性不佳更换焊接性合格的产品 叠层射频电感的应用注意事项 Sunlord EXPERT IN PASSIVE PARTS P59 叠层电感产品详细介绍 功率电感 Sunlord EXPERT IN PASSIVE PARTS P60 功率电感 绕线型 叠层型 顺络型号 SWPA SPH 顺络型号 MPH 顺络型号 WPN 铁氧体磁芯铁合金磁芯 铁氧体磁体铁合金磁体 顺络型号 MPM 顺络电子的功率电感产品 Sunlord EXPERT IN PASSIVE PARTS P61 u滤波 Filtering 如高功率音频功放电路 u电源扼流 Power
8、 line choke 如Buck电路 u储能 Inductive storage 如Boost电路 功率电感的应用 Sunlord EXPERT IN PASSIVE PARTS P62 Buck电路精简模型 1 K闭合后 D关断 电流流经L L是储能滤波电感 它的作用是在K接通Ton期间 限制大电流通过 防止输入电压Ui直接加到负载R上 对R进行电压冲击 同时把电 感电流IL转化成磁能进行能量存储 与R并联的C是储能滤波电容 如此R两端的电压 在Ton期间是稳定的直流电压 2 在K关断期间Toff L将产生反电动势 流过电流IL由反电动势eL的正极流出 通 过负载R 再经过续流二极管D 最
9、后回到反电动势eL的负极 由于C的储能稳压 Toff阶段的输出电压Uo也是稳定的直流电压 K闭合时 L两端有压降 意味着Uo Ui BUCK电路一定是降压电路 Sunlord EXPERT IN PASSIVE PARTS P63 对Buck电路 电感上的纹波电流 I Vin Vout D L Fsw Vout 1 D L Fsw 式中 Vin 输入电压 Vout 输出电压 Fsw 开关频率 I 电感上通过的电流峰峰值 即纹波电流 D 占空比 D Ton T Vout Vin Iout Iin 注 公式假设如下 所有器件均为理想器件 即各器件功耗为0 若考虑实际器件的压降 功耗等 公 式将略有
10、差异 对本文所述电感估算方法 可忽略之 可见 纹波电流与电感值成反比 一般的 取纹波电流不超过最大稳态输出电流的30 因而可计算 在最大稳态输出电流时 所需最小电感值Lmin1 Lmin1 Vin Vout D Irate 0 3 Fsw 对于开关电源上所用的电感 其精度一般为 20 因此 考虑电感的精度 在最大稳态输出电流时 电感的最小中心值Lmin2为 Lmin2 Lmin1 1 20 由于电感在较高偏置电流情况下其感值会下降 即电感具有饱和特性 而电感厂家所标电感值一般均 在低偏置电流情况下测试 因此 须根据上式计算结果 并通过电感厂家提供的饱和电流曲线来找出 低偏置电流时所需的最小电感
11、值Lmin3 Buck电路电感选型 Sunlord EXPERT IN PASSIVE PARTS P64 例如 为某降压型DC DC转换器选择合适电感量 输入电压Vin 3 7V 输出电压Vout 1 1V 开关频率 Fsw 2 25MHz 输出的最大稳态电流Irate 1 0A 纹波电流 I取为30 Irate 则在最大稳态输出电流下所需的电感值 Lmin1 1 1 1 1 1 3 7 2 25 1 0 0 3 H 1 15 H 取精度为 20 则最大稳态输出电流下所需电感值中心值为 Lmin2 1 13 H 1 20 1 43 H 在电感厂家提供的电感系列饱和电流曲线中查找对应 以SWP
12、A252010系列为例 可见 须选择 在1 3A偏置电流下的电感值大于Lmin2的SWPA252010S2R2MT Buck电路电感选型 Sunlord EXPERT IN PASSIVE PARTS P65 Buck电路电感选型 一般的 满足上述电感值条件的电感器有多种型号 此时须考虑这些备选电感的 其他参数了 温升电流特性 电感的温升电流Irms应大于最大稳态输出电流 很多时候 为确保产品可靠性 温升电流应留一定余量 产品尺寸 一般来说尺寸越大性能越好 产品DCR DCR越低则电感直流损耗越低 转换效率越高 产品类型 带屏蔽的电感比不带屏蔽的电感好 改善EMI Sunlord EXPERT
13、 IN PASSIVE PARTS P66 Boost电路精简模型 当K接通时 Ui开始对L充电 流过L的电流iL开始增加 同时电流在L中也要产生反电 动势eL C向R放电 形成稳定电压Uo 当K由接通转为关断的时候 为了保持励磁不变 L也会产生反电动势eL eL反电动势 的方向与开关K关断前的方向相反 但与电流的方向相同 在控制开关K两端的输出电 压uo等于输入电压Ui与反电动势eL之和 在开关关断Toff期间 K关断 L把电流iLm转化成反电动势 与输入电压Ui串联迭加 通过整流二极管D继续向负载R提供能量 R两端形成稳定电压输出Uo Ui eL BOOST输出电压高于输入 是一个升压电路
14、 Sunlord EXPERT IN PASSIVE PARTS P67 对Boost电路 电感上的纹波电流 I Vin D L Fsw Vout Vin 1 D L Fsw 式 式中 Vin 输入电压 Vout 输出电压 Fsw 开关频率 D 占空比 D Ton T 1 Vin Vout 为保证Boost电路在调节输出电流时的稳定性 在低负载时电感电流为断续电流模式 DCM 高负 载时电感电流为连续电流模式 CCM 一般的 当输出电流为最大稳态输出电流的60 80 时 使电感电流处于临界电流模式 临界电流模式时Iinductor I 2 由 式知电感值越大 则电 感纹波电流越小 在越低的的输
15、出电流时即进入连续电流模式 又以转换效率 计算Iinductor为 Iinductor Vout Irate Vin 由此计算得在Iinductor偏置电流情况下的电感值L1应为 L1 Vout Vin 1 D I Fsw Vout Vin 1 D 2 Iinductor Fsw Vout Vin 1 D 2 Vout Irate Fsw Vin 式 由于Boost电路对电感值的要求比Buck更不严格 因此在公称电感值选取步骤中 我们无须再对精度 进行相关计算 只须考虑电感的饱和特性即可 与前述方法相同 根据 式计算结果 通过电感厂家提 供的饱和电流曲线来找出低偏置电流时所需的电感值L2 Bo
16、ost电路电感选型 Sunlord EXPERT IN PASSIVE PARTS P68 例如 为某升压型DC DC转换器选择合适电感量 输入电压Vin 3 7V 输出电压Vout 30V 开关频率 Fsw 0 6MHz 输出的最大稳态电流Irate 0 02A 按如下假设一计算 A 当输出电流为最大稳态输出电流的80 时 使电感电流处于临界电流模式 B 转换效率 70 计算知最大稳态输出电流的80 的电流Iinductor为 I 30 0 02 0 8 3 7 0 7 0 185A 则在Iinductor电流下所需的电感值 L1 30 3 7 3 7 30 2 0 6 0 185 H 14 59 H 在电感厂家提供的电感系列饱和电流曲线中查找对应 以SWPA3012系列为例 可见按照我们 的设定条件 可选择SWPA3012S150MT 按如下假设二计算 A 当输出电流为最大稳态输出电流的60 时 使电感电流处于临界电流模式 B 转换效率 75 计算知最大稳态输出电流的60 的电流Iinductor为 I 30 0 02 0 6 3 7 0 75 0 13A 则在Iinductor电
