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技術(shù)專(zhuān)題
12V電路電源設計：挑戰和降低EMI的技巧
在電路設計每個(gè)電路電源設計必不可缺少的一部分中，在PCB上設計專(zhuān)用的12V電源。確實(shí)有現成的電源模塊，在主電路旁邊構建一個(gè)電源模塊通常更經(jīng)濟，更節省空間。
建立12V電源
如果您正在使用警報系統，數據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。大多數系統將輸入的AC轉換為12V DC，然后再進(jìn)一步降低至5V，3.3V或1.8V。
構建12V電源似乎是一項簡(jiǎn)單的任務(wù)，但是如果您忽略了一些重要的觀(guān)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(xiàn)性或開(kāi)關(guān)模式操作對其進(jìn)行分類(lèi)。
線(xiàn)性12V電源易于構建，因為它涉及變壓器，二極管橋電路，12V直流穩壓器和旁路電容器，以很大程度地減小電壓波動(dòng)。直流穩壓器的選擇決定了電源可以處理的輸出負載。
盡管易于構建12V的直流電源，但在驅動(dòng)大負載時(shí)效率極低。當負載電流增加時(shí)，調節器會(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。
保護12V電源
12V電源是第一個(gè)與電源接觸的模塊。這意味著(zhù)，如果不加以保護，則在瞬態(tài)電涌的情況下很有可能遭到損壞。保險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。
防止電源輸出因負載短路而損壞也很重要。如果電流超過(guò)輸出的上限限制，則保險絲很容易斷開(kāi)連接。
最小化12V電源的EMI
如果您要設計線(xiàn)性12V電源，則無(wú)需擔心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?？梢宰匪莸诫娫垂芾?/span>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PCB層上放置一個(gè)鏡平面或走線(xiàn)。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，您不應過(guò)度使用此措施，因為這樣會(huì )降低SMPS的效率并導致散熱問(wèn)題。
充分利用12V電源輸出端的電容器將穩定電壓并減少噪聲潛入負載電路的機會(huì )。開(kāi)關(guān)IC上的反饋引腳對噪聲非常敏感，應屏蔽電路上的嘈雜節點(diǎn)。