基于ST VIPerPlus Low EMI 的豆漿機輔助電源方案

一：項目背景：

家電客戶使用VIPer12做的6W輔助電源在EMI的傳導測試中，低頻段超標需要整改。

因成本和PCB空間原因不能加前端EMI濾波電感。需要采用VIPerPlus的頻率抖動特性解決問題。

二：頻率抖動基本原理
開關電源由于較高的dv/dt 和di/dt堯電路中存在的寄生電感和電容使開關電源的電磁干擾噪聲較難消除。一般在EMI測試結果中可以發現，開關電源在開關時刻通常容易超過EMI 限值，而在其它頻率點上卻往往具有較大的裕量。因此人們又從另一角度開發新的EMC 技術院如何通過各種方式降低開關時刻的EMI 發射能量，將對應的能量移到具有EMI發射裕量的那些頻段上去（稱為“頻譜搬移”）。與傳統的抑制電磁干擾的措施如減小漏感和分布電容，或者是增加一些濾波器件等技術相比，頻率抖動（jitter frequency）技術不是從減少分布參數這種極難的工藝角度解決電磁兼容問題，也不是采用濾波這樣的使干擾旁路的方式，而是從EMI 測試儀器測試的原理出發，使集中的頻譜能量分散化的角度來實現“頻譜搬移”，滿足EMC 容限要求，以解決EMC 問題的。
三：以客戶用VIPer12做的6W輔助電源EMI傳導整改為例
此電源因體積要求，不能加前端EMI電感，測得L線傳導結果如下圖1

本文引用地址：http://www.104case.com/article/202302/443129.htm
圖1中可知：在681kHz上QP和CA值超標
整改1：將開關電源初級地和次級地連接的CY1電容（0.22uf）加大到0.66uf,結果如圖2



圖2可以看出，余量只有1.2db,還是需要改進
整改2：讓客戶重新Layout一版，其他器件都不變，將Viper12替換成Viper17,增加頻率抖動功能，測試如圖3


如圖3，QP和CA值有7db的余量，符合要求。傳導測試通過。

再以開關電源N線的傳導測試，用Viper12和Viper17的測試對比如圖4-圖5


圖4所示，CA超標，QP和CA余量不足
但改成Viper·17后，測試通過，余量充足，如圖5


四：結語
一般來說，采用抖頻技術時，由于將離散的頻譜分布在一定的頻帶內，從而使得頻譜在一些頻段內趨于連續，所以EMI 測試曲線在高頻段幅值低并且變得光滑，從而輻射即使要求6dB 的工程裕量也很容易通過，從上面EMI傳導輻射測試曲線比較中可以明顯看出，采用抖頻技術減小EMI的效果很明顯。如圖4和圖5對比

與傳統的抑制EMI 的方法相比，頻率抖動技術采用功率半導體集成芯片內部電路來改善EMI，可以考慮用體積小的濾波器，并能節省外圍元器件的成本，不依賴設計人員經驗，如今這種集成技術思想已經成為使開關電源EMI 降低的新思路和發展趨勢。