Уменьшение электромагнитных помех в источниках питания DC-DC

Электромагнитные помехи – это нежелательное электромагнитное излучение от электрических и электронных устройств. Помехи на входе, такие как скачки напряжения или модуляция на звуковых частотах могут быть вызваны различными устройствами, например генератором, или наложением помех от других нагрузок в системе. Эти неоднородные помехи в той, или иной степени влияют на выходное напряжение источника питания.

Для борьбы с помехами применяются фильтры электромагнитных помех. Для создания фильтра находится лучшая комбинация L, C и R, которая позволяет достигнуть необходимого уровня затухания помех.

При разработке фильтров для источников питания DC-DC должно учитываться то, что:

  • резонанс фильтра чрезмерно увеличивает входную чувствительность и может отрицательно сказаться на выходном напряжении источника;
  • резонанс фильтра также увеличивает потери и, соответственно, нагрев;
  • потери в фильтре снижают КПД.

Фильтры электромагнитных помех являются низкочастотными, они вырезают частоты, лежащие в звуковом диапазоне, т.к. частота переключения гораздо выше звукового диапазона. LC- фильтры имеют один или более резонансов вблизи частоты среза. Подбором резонансных частот можно уменьшить вероятность возникновения больших токов в цепи, которые приводят к нагреву фильтра.

Некоторые производители разработали внешние фильтры электромагнитных помех для работы с одним или большим количеством преобразователей. Это решение имеет ряд недостатков:

  • увеличиваются стоимость, размеры и масса системы;
  • цепи между выходом фильтра и источниками могут излучать дополнительные электромагнитные помехи;
  • из-за объединения выходов источников могут возникать взаимные влияния – нагрузка одного источника может влиять на входы других преобразователей, использующих тот же фильтр, а это может вызвать выходные перекрестные искажения и дополнительные пульсации.

В случае, если фильтр располагается внутри источника питания:

  • уменьшаются стоимость, размеры и масса;
  • фильтр электромагнитных помех оптимально согласован под данный преобразователь;
  • отсутствуют перекрестные выходные искажения;
  • нет дополнительных цепей между фильтром и преобразователем;
  • встроенные фильтры позволяют локализовать электромагнитные помехи внутри корпуса.

Если источники питания DC-DC располагаются в герметичных металлических корпусах, они выполняют роль щита от любых электромагнитных излучений.  Только входные, выходные и управляющие выводы требуют проверки уровня электромагнитного излучения.

Если входные проводники расположены далеко друг от друга, то образуется петля, которая выступает в роли антенны и не только усиливает внешнее излучение, но и увеличивает паразитный шум внутри преобразователя. Оптимальным решением является близкое расположение выводов. Для уменьшения электромагнитных помех входные цепи можно переплести. При планарном выполнении на печатной плате выводы можно размещать в одной плоскости: вверху и внизу. Чтобы уменьшить взаимное влияние между входными и выходными цепями, их выводы должны располагаться как можно дальше друг от друга.