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手机充电器可能会干扰手机

2017-1-16 11:26 331 0

前几期我们讲的都是车里用的车充,车载直流电源,它们属于DC到DC的降压型开关电源。大家平常用的最多的还是接到220V交流电源上的各种充电器,或电源适配器,输出的电压值常见的有5V,12V,20V等等,还有电压可调的,其实都是属于AC到DC的开关电源。接下来我们微测一下大家每天离不开的手机充电器,输出电压是5V,最大输出电流由以前常见的单路最大500mA,1A,做到了现在的标称每路电流达2 ~3A左右,输出功率越做越大。



图1: 各种手机充电器


作为这种电源,指标很多,我关注的主要是电磁辐射和纹波噪声的大小,因为这两个细节的好坏,很能体现出产品的水平。民间有过“手机充电时不要打电话,不要上网,辐射会很大。”之类的传言。以前曾经有几年常去几个手机生产大厂,跟手机测试,尤其是手机测试专用供电电源打过几年的交道,从原理上讲,没想明白手机的辐射跟充不充电有啥关系,手机的发射功率大小取决于手机的工作模式,待机时电流消耗很小,辐射也不可能大;电话呼叫和刚接通时发射功率都很大;上网时,发送数据时的功率也比较大。。。。。。所以,对用来模拟手机电池的特性的供电电源有着特殊的要求。但,作为给手机充电的电源呢?是不是就简单多了?


由于现在的各种智能手机,各种Pad采用的都是电容触摸屏操作,充电时来自AC-DC充电器的一定频段和强度的电磁干扰可能会导致有些产品的电容屏触摸无反应或反应迟钝,或闪屏等现象。您可以去网上搜一下,会发现有不少人遇到了此类问题。一些生产充电器的厂家已经遇到了此类问题并着手解决这些EMI问题。


为了减小电磁辐射,可能很多人会想到“屏蔽”,用个铝箔之类的把它包起来!其实,电磁干扰分为“辐射”和“传导”两种,包起来,可能会减小“辐射干扰”,但却减小不了“传导型的电磁辐射”。


搜罗了几个手机充电器,都是“大品牌的”,使用RIGOL的DSA815频谱分析仪+自制的近场探头,先测测它们的近场的“辐射”情况,如图2所示,测试电源的主体部分,里面有整流电路,开关电路,滤波电路等。找到辐射最大的位置测,测试的结果:每个的辐射情况都不一样,但都还不大,我就不一一说了。



图2: 测测手机充电器的近场辐射


又找了几个“小品牌”的电源适配器,使用数字示波器来测测它们经过了一段大约1米的长线接到同一个被供电的设备之后,在末端的各自的纹波噪声情况,从中选了小,中,大3个测试结果,分别如图3,图4,图5所示。



图3:纹波峰峰值444mV



图4:纹波峰峰值950mV



图5:纹波峰峰值1.512V


纹波噪声的大小与对被供电设备的干扰是密切相关的,而且与电磁干扰是密切相关的,这些是被传导过来的干扰,是不能靠“屏蔽”能解决的,必须靠有效的滤波才能减小。看来众多厂家的产品,设计不同,用料不同,结果也各异。貌似这个方向的传导大小没有规范要求,通过纹波噪声的大小和频率可以反映出来。


接到220V交流电网的设备,都有可能会通过传导的方式对电网造成干扰,开关电源更是很容易由于开关电路引起的谐波电流对电网造成污染。这个方向的传导倒是有规范,必须要通过相关的EMC标准认证。传导辐射测试的标准常见的规范有:CISPR13,CISPR11,CISPR22(ITE),CISPR15, CISPR14-1等。传导测试需要接收机,人工电源网络(LISN)等设备,主要的测试频段多数为150kHz到30MHz。


因为传导测试是对地的共模骚扰测量,所以测试布置很重要,涉及到接地问题,仪器设备的摆放位置,相隔的距离,都有要求,布置上的差异会导致结果有出入。



图6:传导测试的环境布置



图7:电源适配器的传导测试报告


由于每次去EMC认证中心测试是需要付费的,作为电子产品的研发和生产单位也开始自购一些仪器设备,组建了自己的EMC验证实验室,这样,可以随时来验证一下产品的EMC情况。很多厂家也是这么做的,尤其是经常要重新绕绕高频变压器,接着就可以测测实际情况如何了。 等自己觉得差不多了,再去做付费认证。



图8:接收机或频谱分析仪 + EMI滤波器 + QP检波器 + EMI测量软件+LISN的传导测试方案


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