您当前的位置:检测资讯 > 科研开发

MOSFET驱动信号振荡引起辐射发射测试超标案例

嘉峪检测网        2025-02-28 09:20

问题现象描述:

 

某功率电源产品,在辐射发射测试时,发现160MHz频点附近超出标准限值,具体辐射发射测试数据如下所示:

 

图1:辐射发射测试数据(一)

 

问题原因分析:

 

使用频谱分析仪近场探头,扫描到噪声来自Boost PFC电路,使用近场探头不断缩小噪声源范围,发现越靠近Boost PFC电路控制芯片处,噪声能量越强,而靠近功率电路端反而噪声能量变弱。

 

由于Boost PFC电路是高压大电流电路,频率分析仪的探头只能承受48V左右的电压,无法用频谱分析仪的尖状探头查找具体位置。使用示波器测量Boost PFC电路驱动信号的波形,发现靠近功率MOSFET栅极引脚处的波形非常接近理想的方波信号,靠近Boost PFC驱动芯片输出引脚的驱动信号存在明显的振荡,振荡频率与辐射发射超标频率完全吻合,Boost PFC驱动芯片驱动信号输出引脚波形如下图所示:    

 

图2:驱动芯片引脚处驱动信号波形(对策前)

 

分析PCB Layout设计,发现Boost PFC MOSFET驱动信号因单面板设计,而存在多次换层使用跳线的情况,PCB Layout如下图所示:

 

图3:驱动信号PCB Layout布线

 

板卡PCB Layout采用单面板设计,控制芯片输出到MOSFET栅极引脚的驱动信号存在多根跳线、多个过孔,导致驱动信号布线寄生电感较大,引起驱动信号电压振荡。而靠近MOSFET栅极引脚处有串联电阻,可以抑制其电压振荡,靠近芯片端由于没有串联电阻无法抑制电压振荡。    

 

问题解决方案:

 

靠近控制芯片引脚处增加20ohm串联电阻,重新测量控制芯片驱动信号引脚处的电压波形,发现振荡被消除。增加电阻将原来LC电路变成LRC电路,可以有效抑制寄生振荡,导入对策后的控制芯片引脚处电压波形如下图所示:

 

图4:驱动芯片引脚处驱动信号波形(对策后)

 

驱动信号波形中的振荡被有效抑制后,使用频谱分析仪近场探头重新扫描Boost PFC电路,发现噪声能量也跟着消失,重新进行辐射发射测试,超标频点也消失,测试数据也满足标准限值要求,对策后辐射发射测试数据如下所示:

 

图1:辐射发射测试数据(二)    

 

【案例总结说明】:

 

寄生振荡是功率开关电源产品辐射发射测试超标的主要干扰来源,寄生振荡通常是由功率开关器件的寄生电容与PCB Layout布线的寄生电感组成,PCB布线的寄生电感与布线长度、过孔、跳线高度相关,需要严格控制。

 

 

分享到:

来源:Internet