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技術(shù)專(zhuān)題
12V電路電源設(shè)計(jì)：挑戰(zhàn)和降低EMI的技巧
在電路設(shè)計(jì)每個(gè)電路電源設(shè)計(jì)必不可缺少的一部分中，在PCB上設(shè)計(jì)專(zhuān)用的12V電源。確實(shí)有現(xiàn)成的電源模塊，在主電路旁邊構(gòu)建一個(gè)電源模塊通常更經(jīng)濟(jì)，更節(jié)省空間。
建立12V電源
如果您正在使用警報(bào)系統(tǒng)，數(shù)據(jù)采集或音頻接口等商業(yè)產(chǎn)品，則通常會(huì)將12V電源連接到主控制模塊。大多數(shù)系統(tǒng)將輸入的AC轉(zhuǎn)換為12V DC，然后再進(jìn)一步降低至5V，3.3V或1.8V。
構(gòu)建12V電源似乎是一項(xiàng)簡(jiǎn)單的任務(wù)，但是如果您忽略了一些重要的觀點(diǎn)，則可能會(huì)遇到一些意想不到的問(wèn)題。通常，您可以通過(guò)12V電源的線性或開(kāi)關(guān)模式操作對(duì)其進(jìn)行分類(lèi)。
線性12V電源易于構(gòu)建，因?yàn)樗婕白儔浩鳎O管橋電路，12V直流穩(wěn)壓器和旁路電容器，以很大程度地減小電壓波動(dòng)。直流穩(wěn)壓器的選擇決定了電源可以處理的輸出負(fù)載。
盡管易于構(gòu)建12V的直流電源，但在驅(qū)動(dòng)大負(fù)載時(shí)效率極低。當(dāng)負(fù)載電流增加時(shí)，調(diào)節(jié)器會(huì)釋放出大量熱量。在此，開(kāi)關(guān)電源通常是更好的選擇。
顧名思義，開(kāi)關(guān)電源（SMPS）具有電源管理IC，該電源管理IC通過(guò)高頻開(kāi)關(guān)來(lái)改變直流電壓的狀態(tài)。因此，12V SMPS電源效率更高，但代價(jià)是增加了EMI輻射的風(fēng)險(xiǎn)。
保護(hù)12V電源
12V電源是第一個(gè)與電源接觸的模塊。這意味著，如果不加以保護(hù)，則在瞬態(tài)電涌的情況下很有可能遭到損壞。保險(xiǎn)絲和壓敏電阻通常放置在電源的電源輸入處，以提供過(guò)流和過(guò)壓保護(hù)。
防止電源輸出因負(fù)載短路而損壞也很重要。如果電流超過(guò)輸出的上限限制，則保險(xiǎn)絲很容易斷開(kāi)連接。
最小化12V電源的EMI
如果您要設(shè)計(jì)線性12V電源，則無(wú)需擔(dān)心EMI。但是，在處理SMPS時(shí)，需要考慮EMI。我曾經(jīng)因第三方開(kāi)關(guān)電源發(fā)出的輻射而無(wú)法通過(guò)CE測(cè)試。
EMI輻射發(fā)生在電流環(huán)路上，電壓在通斷狀態(tài)之間切換。通常可以追溯到電源管理IC的輸入引腳，接地引腳和連接兩者的電容器。為了使輻射最小化，建議在電流回路的相對(duì)PCB層上放置一個(gè)鏡平面或走線。保持電流環(huán)路盡可能小也很重要。
開(kāi)關(guān)電壓的快速上升時(shí)間導(dǎo)致更高的輻射。在電源管理IC的啟動(dòng)引腳上增加一個(gè)與電容器串聯(lián)的電阻可以增加上升時(shí)間，從而減少EMI輻射。但是，您不應(yīng)過(guò)度使用此措施，因?yàn)檫@樣會(huì)降低SMPS的效率并導(dǎo)致散熱問(wèn)題。
充分利用12V電源輸出端的電容器將穩(wěn)定電壓并減少噪聲潛入負(fù)載電路的機(jī)會(huì)。開(kāi)關(guān)IC上的反饋引腳對(duì)噪聲非常敏感，應(yīng)屏蔽電路上的嘈雜節(jié)點(diǎn)。