一种同步整流的车灯驱动电源及其电磁兼容实验(2)

1)传导干扰的抑制措施。针对传导问题，添加滤波电路是非常有效的一种方法，如图6所示，RC滤波电路以及电容和电感组成的Π型滤波电路通过大量的实验认证，均能起到非常良好的抑制作用。针对实验出现的问题，相关的波形图，如果是高频位置尖峰突出，那么需要在输出端添加合适的电容来进行滤波。如果问题较为严重，那么就需要添加磁珠或者添加共模电感来进行抑制。如果是低频部分波形出现问题，那么往往通过调节输入端以及差模电感的参数，能得到较好的改善。如果是中频段出现问题，那么以上讲的两种情况的措施都需要考虑，另一方面可以考虑调节开关频率以及功率电感的参数，使实验波形图发生偏移，因为各个主机厂的标准不是一个封闭的区域，只需要满足规定的区域达标即符合标准。

2)辐射干扰的抑制措施。针对辐射问题，最基本的方法依旧是滤波，在容易产生噪声的位置，主要是开关管以及功率电感的附近添加RC吸收电路，能起到很好的抑制效果。图6中，通过在输入端负极添加磁珠，能对回路的辐射干扰起到很好的抑制作用。对于确定辐射干扰位置，很多时候会采用锡箔纸的办法，将驱动板的关键位置贴上锡箔纸，起到类似屏蔽的作用，通过反复的实验，能够快速确定干扰源的位置，再在合适的位置添加电阻电容抑制。其次可以考虑采用屏蔽技术，通过添加屏蔽罩等方法，在已经成型的驱动外围添加合适的金属外壳，能使实验效果大大提高。在车灯应用当中，选取合适的屏蔽线，就能有效规避这种辐射干扰。最后可以考虑接地，将驱动板屏蔽罩用铜丝连接至支架等，可以有效避免二次辐射的风险。

3 设计及应用实例

某款轿车高位刹车灯的LED驱动电源采用了本文所提出的驱动方案进行设计。电源的设计规格要求见表1。根据具体的设计要求选取合适的元器件，进行针对性的布局，并对实际的产品进行EMC实验认证，根据实验结果进行整改及总结分析，具体如下。

表1 产品设计规格参数Table 1 Product design specifications输入电压/V输出电流/mA输出功率/W负载9～颗LED串联

1)元器件的选择。部分元器件的型号尤其是电容等需要根据具体的实验来进行调整，这里不进行具体的设置，基本根据工程经验应用常用的型号，其他对驱动功能影响较大的元器件选型如下：(a)考虑到输出电流830 mA，采样电阻选取0.24 Ω；(b)输入系统为12 V，波动范围为9～16 V，选取TVS耐压28 V的产品较为安全；(c)针对实验效果，频率设置为400 MHz左右，频率电阻采用125 kΩ，相关的功率电感选择33 μH。

2)布局(layout)。利用Altium designer画图软件对所设计的原理图进行layout，PCB布局布线如图7所示。

图7 ALT驱动PCB图Fig.7 ALT driver PCB diagram

合理的PCB布局对噪声等外在因素的抑制以及对整个系统的稳定性保证至关重要。如图8所示，输入旁路电容另行接地，驱动芯片VIN脚设置滤波电容并且尽可能靠近引脚，SW脚位置自举电容同样需要靠近芯片，因为该方式采用的同步整流设计，所以BUCK的2个功率回路只需要处理一个电感的回路，保证回路面积尽可能小。采样电阻的两根线尽量走差分线，来减少噪声的干扰[9]。

3)EMC实验认证。EMC是电磁兼容的简称，包含了干扰实验和抗干扰实验。随着开关电源技术的不断发展，电磁干扰问题也随之越来越严重，这一问题往往会影响驱动方案项目的实施。将设计好的PCB送至加工厂打样，在某实验室进行EMC实验检测该样品，结果如下：

(a)传导。传导干扰相对而言频率比较低，该项目应用的测试频段是530 kHz～1.7 MHz，图8所示是传导测试的相关实验数据。可以看出，虽然存在2处尖峰，但远远小于频率要求的限值，并且仍旧存在不小的余量，所以该产品符合EMC传导的测试要求。

图8 传导测试Fig.8 Conduction test

(b)辐射。这个项目对辐射要求较高，标准相对于车规国家标准5级仍低6个dB，测试难度较高。辐射测试低频和高频一般问题不大，这里主要针对中频部分对产品进行测试，实验结果如图9所示。可以看出，测试结果仍存在脉冲尖峰，虽然不是一条直线，但各个点的数值都在限值范围以内，并且有不少的余量。通过实验验证，该问题的产生主要是因为电源输入负极问题，通过添加磁珠可以有效解决该问题，所以该产品符合EMC 设计要求。

图9 辐射测试Fig.9 Radiation test

4 结束语

本文分析了ALT控制芯片的特点和主要保护功能，设计了专门的输入滤波电路，在此基础上提出了一款基于ALT的LED驱动电源产品，并对可能出现的电场兼容实验问题做了分析和总结。

文章来源：《中国辐射卫生》 网址: http://www.zgfswszz.cn/qikandaodu/2021/0408/645.html