第一篇：通信開關(guān)電源的EMI／EMC設(shè)計

通信開關(guān)電源的EMI／EMC設(shè)計 引言

通信開關(guān)電源一般都采用脈沖寬度調(diào)制(PWM)技術(shù)，其特點是頻率高、效率高、功率密度高、可靠性高，另外還有體積小、重量輕、具有遠(yuǎn)程監(jiān)控等優(yōu)點，因此被廣泛地應(yīng)用于程控交換、光數(shù)據(jù)傳輸、無線基站、有線電視系統(tǒng)及IP網(wǎng)絡(luò)中，是信息技術(shù)設(shè)備正常工作的核心動力。然而，由于其開關(guān)器件工作在高頻通斷狀態(tài)，高頻的快速瞬變過程本身就是電磁干擾(EMD)源，他產(chǎn)生的電磁干擾EMI信號有很寬的頻率范圍，又有一定的幅度，經(jīng)傳導(dǎo)和輻射會污染電磁環(huán)境，對通信設(shè)備和電子產(chǎn)品造成干擾。同時，通信開關(guān)電源要有很強的抗電磁干擾的能力，特別是對雷擊、浪涌、電網(wǎng)電壓、電場、磁場、電磁波、靜電放電、脈沖串、電壓跌落、射頻電磁場傳導(dǎo)抗擾性、輻射抗擾性、傳導(dǎo)發(fā)射、輻射發(fā)射等項目需要滿足有關(guān)EMC標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定。開關(guān)電源引起電磁兼容性的原因

通信開關(guān)電源因工作在高電壓大電流的開關(guān)工作狀態(tài)下，其引起電磁兼容性問題的原因是相當(dāng)復(fù)雜的。按耦合通路來分，可分為傳導(dǎo)干擾和輻射干擾兩種；按照干擾信號對于電路作用的形態(tài)不同，可將電源系統(tǒng)內(nèi)的干擾分為共模干擾和差模干擾兩種。通常，線路電源線上的任何傳導(dǎo)干擾信號，都

可表示成共模和差模干擾兩種方式。

在開關(guān)電源中，主功率開關(guān)管在高電壓、大電流或以高頻開關(guān)方式工作下，開關(guān)電壓及開關(guān)電流的波形在阻性負(fù)載時近似為方波，其中含有豐富的高次諧波分量。由于電壓差可以產(chǎn)生電場、電流的流動可以產(chǎn)生磁場，以及豐富的諧波電壓電流的高頻部分在設(shè)備內(nèi)部產(chǎn)生電磁場，從而造成設(shè)備內(nèi)部工作的不穩(wěn)定，使設(shè)備的性能降低。同時，由于電源變壓器的漏電感及分布電容，以及主功率開關(guān)器件的工作狀態(tài)非理想，在高頻開或關(guān)時，常常產(chǎn)生高頻高壓的尖峰諧波振蕩，該諧波振蕩產(chǎn)生的高次諧波，通過開關(guān)管與散熱器問的分布電容傳人內(nèi)部電路或通過散熱器及變壓器向空間輻射。

如圖1所示，電網(wǎng)中含有的共模和差模噪聲對開關(guān)電源產(chǎn)生干擾，開關(guān)電源在受到電磁干擾的同時也對電網(wǎng)其他設(shè)備以及負(fù)載產(chǎn)生電磁干擾，例如返回噪聲、輸出噪聲和輻射干擾等。進(jìn)行開關(guān)電源EMI／EMC設(shè)計時，一方面要防止開關(guān)電源對電網(wǎng)和附近的電子設(shè)備產(chǎn)生干擾；另一方面要加強開關(guān)電源本身對電磁干擾環(huán)境的適應(yīng)能力。下面用等效電路分別介紹共模和差模干擾產(chǎn)生的原因及路徑。

如圖2所示，當(dāng)開關(guān)管轉(zhuǎn)為“關(guān)”時，集電極與發(fā)射極間的電壓快速上升達(dá)500 V，他產(chǎn)生的電流經(jīng)集電極與地之間的分布電容返回整流橋，這個按開關(guān)頻率工作的脈沖串電流是共模噪聲。這個電壓會引起共模電流Icm2向CP2充電和共模電流Icm1向CP1充電，其中CP1為變壓器初、次級之間的分布電容，CP2為開關(guān)電源與散熱器之間的分布電容(即開關(guān)管集電極與地之間的分布電容)。則線路中共模電流總大小為Icm1+Icm2。如圖3所示，當(dāng)開關(guān)管轉(zhuǎn)為“開”時，儲能電容Cs的能量由AC電網(wǎng)和整流橋提供，他被開關(guān)管變換器的快速開關(guān)頻率所變換，并通過變壓器形成脈沖電流IL，他具有非常豐富的開關(guān)頻率諧波。儲能電容不是一個純電容，他有串聯(lián)電阻和電感。當(dāng)整流橋處開關(guān)管“開”時，在AC電網(wǎng)端，IL會產(chǎn)生一個由電容的L，R，C所呈現(xiàn)的阻抗電壓，這就是開關(guān)電源產(chǎn)生差模發(fā)射源的原理。差模電流Idm和信號電流IL沿著導(dǎo)線、變壓器初級、開關(guān)管組成的回路流通。開關(guān)電源的電磁兼容性設(shè)計

電磁兼容性(Electromagnetic Compatibility，EMC)是指在有限的空間、時間和頻譜范圍內(nèi)，各種電氣設(shè)備共存而不引起性能的下降。形成電磁干擾的三要素是干擾源、傳播途徑和受擾設(shè)備，因而，抑制電磁干擾也應(yīng)該從這3個方面著手。首先應(yīng)該抑制干擾源，直接消除干擾原因；其次是消除干擾源和受擾設(shè)備之間的耦合和輻射，切斷電磁干擾的傳播途徑；第三是提高受擾設(shè)備的抗擾能力，降低其對噪聲的敏感度。目前抑制開關(guān)電源EMI的幾種措施基本上都是用切斷電磁干擾源和受擾設(shè)備之間的耦合通道，常用的方法是屏蔽和濾波，他們的確是行之有效的辦法。

3.1 無源補償濾波技術(shù)

濾波是抑制傳導(dǎo)干擾的一種很好的辦法。在電源輸入端接上濾波器，即可以抑制開關(guān)電源產(chǎn)生并向電網(wǎng)反饋的干擾，也可以抑制來自電網(wǎng)的噪聲對電源本身的侵害。開關(guān)電源的工作頻率一般在10～130 kHz，對開關(guān)電源產(chǎn)生的高頻段EMI信號，只要選擇相應(yīng)的去耦電路或網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)較為簡單的EMI濾波器，就能達(dá)到理想的濾波效果。干擾抑制電路如圖4所示，CX1和CX2叫做差模電容，L1叫做共模電感，CY1和CY2叫做共模電容。電阻R用于消除可能在濾波器中出現(xiàn)的靜電積累。IEC-380安全技術(shù)條件標(biāo)準(zhǔn)的8.8部分指出，若CX>0.1 μF則R=t／2.2C(t=1 s，C=2CX μF)。由這些集中參數(shù)元件構(gòu)成無源低通網(wǎng)絡(luò)，抑制開關(guān)電源產(chǎn)生的向電網(wǎng)反饋的傳導(dǎo)干擾，同時抑制來自電網(wǎng)的噪聲對開關(guān)電源本身的侵害，為了使通過濾波電容C流入地的漏電流維持在安全范圍內(nèi)，CX=0.1～0.2 μF，CY的值一般適合取在0.1～0.33μF之間，不宜過大，相應(yīng)的扼流線圈L應(yīng)選大些，一般適合取在0.5μH～8 mH之間，這樣既符合安全要求，又能抑制電磁干擾。

共模電感L1是在同一個磁環(huán)上由繞向相反、匝數(shù)相同的兩個繞組構(gòu)成。使濾波器接入電路后，兩只線圈內(nèi)電流產(chǎn)生的磁通在磁環(huán)內(nèi)相互抵消，不會使磁環(huán)達(dá)到磁飽和狀態(tài)，從而使兩只線圈的電感值保持不變。通常使用環(huán)形磁芯，漏磁小，效率高。但是繞線困難，如磁環(huán)的材料不可能做到絕對均勻，兩個線圈的繞制也不可能完全對稱等，使得兩個繞組的電感量是不相等的，于是，形成差模電感。所以，一般電路中不必再設(shè)置獨立的差模電感了。共模電感的差值電感與電容CX1及CX2構(gòu)成了一個Ⅱ型濾波器。這種濾波器對差模干擾有較好的衰減。除了共模電感以外，圖4中的電容CY1及CY2也是用來濾除共模干擾的。共模濾波的衰減在低頻時主要由電感器起作用，而在高頻時大部分由電容CY1及CY2起作用。電容CY的選擇要根據(jù)實際情況來定，由于電容CY接于電源線和地線之間，承受的電壓比較高，所以，需要有高耐壓、低漏電流特性。

使用LC濾波電路，可根據(jù)公式計算電路的諧振頻率，調(diào)整電感、電容，使諧振頻率與干擾頻率相近或接近干擾頻率的中心頻率。對頻率很高的電磁干擾，可以使用三端電容或穿心電容進(jìn)行濾波。

3.2 屏蔽技術(shù)

屏蔽是抑制開關(guān)電源輻射干擾的有效方法。一般分為兩類：一類是靜電屏蔽，主要用于防止靜電場和恒定磁場的影響；另一類是電磁屏蔽，主要用于防止交變電場，交變磁場以及交變電磁場的影響。可以用導(dǎo)電性能良好的材料對電場進(jìn)行屏蔽，用磁導(dǎo)率高的材料對磁場進(jìn)行屏蔽。實際應(yīng)用中，主要是應(yīng)用于隔離變壓器。變壓器繞組間的交叉耦合電容為共模噪聲流過整個系統(tǒng)提供了通路。這一交叉耦合電容可以在變壓器結(jié)構(gòu)中采用法拉第屏蔽(Faraday shield)來減小。法拉第屏蔽簡單來說就是用銅箔或鋁箔包繞在原方和副方繞組之間形成一個靜電屏蔽層隔離區(qū)并接地，以減小交叉耦合電容。

圖5為變壓器原邊繞組和副邊繞組。其中N1A，N1B是原邊繞組，分兩次繞；N2A，N2B是副邊繞組；N3，N4分別是輔助繞組；SCREEN為銅箔屏蔽。安規(guī)上一般要求散熱器接地，那么開關(guān)管漏極與散熱器之間的寄生電容就為共模噪聲提供了通路，可以在漏極和散熱器之間加一銅箔或鋁箔并接地以減小此寄生電容。采用磁屏蔽效果比較好的鐵氧體磁芯如PQ型或者P型來制作變壓器可以很大程度上減小變壓器漏磁從而減小原副方繞組漏感，有效抑制了EMI的傳播。

結(jié) 語

隨著開關(guān)電源不斷向高頻化發(fā)展，其抗干擾問題顯得越發(fā)重要。在開發(fā)和設(shè)計開關(guān)電源中，如何有效抑制開關(guān)電源的電磁干擾，同時提高開關(guān)電源本身對電磁干擾的抗干擾能力是一個重要課題。幾種抗干擾措施既相互獨立又相互聯(lián)系，必須同時采用多種措施才能達(dá)到良好的抗干擾效果。

第二篇：開關(guān)電源EMI設(shè)計經(jīng)驗

開關(guān)電源的EMI干擾源集中體現(xiàn)在功率開關(guān)管、整流二極管、高頻變壓器等，外部環(huán)境對開關(guān)電源的干擾主要來自電網(wǎng)的抖動、雷擊、外界輻射等。

1.開關(guān)電源的EMI源

開關(guān)電源的EMI干擾源集中體現(xiàn)在功率開關(guān)管、整流二極管、高頻變壓器等，外部環(huán)境對開關(guān)電源的干擾主要來自電網(wǎng)的抖動、雷擊、外界輻射等。

（1）功率開關(guān)管

功率開關(guān)管工作在On-Off快速循環(huán)轉(zhuǎn)換的狀態(tài)，dv/dt和di/dt都在急劇變換，因此，功率開關(guān)管既是電場耦合的主要干擾源，也是磁場耦合的主要干擾源。

（2）高頻變壓器

高頻變壓器的EMI來源集中體現(xiàn)在漏感對應(yīng)的di/dt快速循環(huán)變換，因此高頻變壓器是磁場耦合的重要干擾源。

（3）整流二極管

整流二極管的EMI來源集中體現(xiàn)在反向恢復(fù)特性上，反向恢復(fù)電流的斷續(xù)點會在電感（引線電感、雜散電感等）產(chǎn)生高 dv/dt，從而導(dǎo)致強電磁干擾。

（4）PCB

準(zhǔn)確的說，PCB是上述干擾源的耦合通道，PCB的優(yōu)劣，直接對應(yīng)著對上 述EMI源抑制的好壞。

2.開關(guān)電源EMI傳輸通道分類

（一）.傳導(dǎo)干擾的傳輸通道

（1）容性耦合（2）感性耦合（3）電阻耦合

a.公共電源內(nèi)阻產(chǎn)生的電阻傳導(dǎo)耦合b.公共地線阻抗產(chǎn)生的 電阻傳導(dǎo)耦合c.公共線路阻抗產(chǎn)生的電阻傳導(dǎo)耦合（二）.輻射干擾的傳輸通道

（1）在開關(guān) 電源中，能構(gòu)成輻射干擾源的元器件和導(dǎo)線均可以被假設(shè)為天線，從而利用電偶極子和磁偶極子理論進(jìn)行分析；二極管、電容、功率開關(guān)管可以假設(shè)為電偶極子，電 感線圈可以假設(shè)為磁偶極子；（2）沒有屏蔽體時，電偶極子、磁偶極子，產(chǎn)生的電磁波傳輸通道為空氣（可以假設(shè)為自由空間）；

（3）有屏蔽體時，考慮屏蔽體的縫隙和孔洞，按照泄漏場的數(shù)學(xué)模型進(jìn)行分析處理。

3.開關(guān)電源EMI抑制的9大措施

在開關(guān)電源中，電壓和電流的突變，即高dv/dt和di/dt，是其EMI產(chǎn)生的主要原因。實現(xiàn)開關(guān)電源的EMC設(shè)計技術(shù)措施主要基于以下兩點：

（1）盡量減小電源本身所產(chǎn)生的干擾源，利用抑制干擾的方法或產(chǎn)生干擾較小的元器件和電路，并進(jìn)行合理布局；

（2）通過接地、濾波、屏蔽 等技術(shù)抑制電源的EMI以及提高電源的EMS。

分開來講，9大措施分別是：

（1）減小dv/dt和di/dt（降 低其峰值、減緩其斜率）

（2）壓敏電阻的合理應(yīng)用，以降低浪涌電壓

（3）阻尼網(wǎng)絡(luò)抑制過沖

（4）采用軟恢復(fù)特 性的二極管，以降低高頻段EMI（5）有源功率因數(shù)校正，以及其他諧波校正技術(shù)

（6）采用合理設(shè)計的電源線濾波器

（7）合理的接地處理

（8）有效的屏蔽措施

（9）合理的PCB設(shè)計

4.高頻變壓器漏感的控制

高頻變壓器的漏感是功率開關(guān)管關(guān)斷尖峰電壓產(chǎn)生的重要原因之一，因此，控制漏感成為解決高頻變壓器帶來的EMI首要面對的問題。

減小高頻變壓器漏感兩個切入點：電氣設(shè)計、工藝設(shè)計！

（1）選擇合適磁芯，降低漏感。漏感與原邊匝數(shù)平方成正比，減小匝數(shù)會顯著降低漏感。

（2）減小繞組間的絕緣層?，F(xiàn)在有一種稱之為“黃金薄膜”的絕緣層，厚度20～100um，脈沖擊穿電壓可達(dá)幾千伏。

（3）增加繞組間耦合度，減小漏感。5.高頻變壓器的屏蔽

為防止高頻變壓器的漏磁對周圍電路產(chǎn)生干擾，可采用屏 蔽帶來屏蔽高頻變壓器的漏磁場。屏蔽帶一般由銅箔制作，繞在變壓器外部一周，并進(jìn)行接地，屏蔽帶相對于漏磁場來說是一個短路環(huán)，從而抑制漏磁場更大范圍的 泄漏。

高頻變壓器，磁心之間和繞組之間會發(fā)生相對位移，從而導(dǎo)致高頻變壓器在工作中產(chǎn)生噪聲（嘯叫、振動）。為防止該噪聲，需要對變 壓器采取加固措施：

（1）用環(huán)氧樹脂將磁心（例如EE、EI磁心）的三個接觸面進(jìn)行粘接，抑制相對位移的產(chǎn)生；

（2）用“玻璃珠”（Glass beads）膠合劑粘結(jié)磁心，效果更好。

第三篇：開關(guān)電源EMI設(shè)計經(jīng)驗

開關(guān)電源EMI設(shè)計經(jīng)驗

2010-05-24 來源：工控商務(wù)網(wǎng) 瀏覽：56 [推薦朋友] [打印本稿] [字體：大 小] 開關(guān)電源的EMI干擾源集中體現(xiàn)在功率開關(guān)管、整流二極管、高頻變壓器等，外部環(huán)境對開關(guān)電源的干擾主要來自電網(wǎng)的抖動、雷擊、外界輻射等。

一、開關(guān)電源的EMI源

開關(guān)電源的EMI干擾源集中體現(xiàn)在功率開關(guān)管、整流二極管、高頻變壓器等，外部環(huán)境對開關(guān)電源的干擾主要來自電網(wǎng)的抖動、雷擊、外界輻射等。

1、功率開關(guān)管

功率開關(guān)管工作在On-Off快速循環(huán)轉(zhuǎn)換的狀態(tài)，dv/dt和di/dt都在急劇變換，因此，功率開關(guān)管既是電場耦合的主要干擾源，也是磁場耦合的主要干擾源。

2、高頻變壓器

高頻變壓器的EMI來源集中體現(xiàn)在漏感對應(yīng)的di/dt快速循環(huán)變換，因此高頻變壓器是磁場耦合的重要干擾源。

3、整流二極管

整流二極管的EMI來源集中體現(xiàn)在反向恢復(fù)特性上，反向恢復(fù)電流的斷續(xù)點會在電感（引線電感、雜散電感等）產(chǎn)生高 dv/dt，從而導(dǎo)致強電磁干擾。

4、PCB

準(zhǔn)確的說，PCB是上述干擾源的耦合通道，PCB的優(yōu)劣，直接對應(yīng)著對上 述EMI源抑制的好壞。

二、開關(guān)電源EMI傳輸通道分類

1、傳導(dǎo)干擾的傳輸通道 1.1、容性耦合 1.2、感性耦合 1.3、電阻耦合

1.3.1、公共電源內(nèi)阻產(chǎn)生的電阻傳導(dǎo)耦合 1.3.2、公共地線阻抗產(chǎn)生的 電阻傳導(dǎo)耦合 1.3.3、公共線路阻抗產(chǎn)生的電阻傳導(dǎo)耦合

2、輻射干擾的傳輸通道

2.1、在開關(guān) 電源中，能構(gòu)成輻射干擾源的元器件和導(dǎo)線均可以被假設(shè)為天線，從而利用電偶極子和磁偶極子理論進(jìn)行分析；二極管、電容、功率開關(guān)管可以假設(shè)為電偶極子，電感線圈可以假設(shè)為磁偶極子； 2.2、沒有屏蔽體時，電偶極子、磁偶極子，產(chǎn)生的電磁波傳輸通道為空氣（可以假設(shè)為自由空間）；

2.3、有屏蔽體時，考慮屏蔽體的縫隙和孔洞，按照泄漏場的數(shù)學(xué)模型進(jìn)行分析處理。

三、開關(guān)電源EMI抑制的9大措施

在開關(guān)電源中，電壓和電流的突變，即高dv/dt和di/dt，是其EMI產(chǎn)生的主要原因。實現(xiàn)開關(guān)電源的EMC設(shè)計技術(shù)措施主要基于以下兩點：

1、盡量減小電源本身所產(chǎn)生的干擾源，利用抑制干擾的方法或產(chǎn)生干擾較小的元器件和電路，并進(jìn)行合理布局；

2、通過接地、濾波、屏蔽 等技術(shù)抑制電源的EMI以及提高電源的EMS。

2.1、減小dv/dt和di/dt（降 低其峰值、減緩其斜率）2.2、壓敏電阻的合理應(yīng)用，以降低浪涌電壓 2.3、阻尼網(wǎng)絡(luò)抑制過沖

2.4、采用軟恢復(fù)特 性的二極管，以降低高頻段EMI 2.5、有源功率因數(shù)校正，以及其他諧波校正技術(shù) 2.6、采用合理設(shè)計的電源線濾波器 2.7、合理的接地處理 2.8、有效的屏蔽措施 2.9、合理的PCB設(shè)計

四、高頻變壓器漏感的控制

高頻變壓器的漏感是功率開關(guān)管關(guān)斷尖峰電壓產(chǎn)生的重要原因之一，因此，控制漏感成為解決高頻變壓器帶來的EMI首要面對的問題。

減小高頻變壓器漏感兩個切入點：電氣設(shè)計、工藝設(shè)計！

1、選擇合適磁芯，降低漏感。漏感與原邊匝數(shù)平方成正比，減小匝數(shù)會顯著降低漏感。

2、減小繞組間的絕緣層?，F(xiàn)在有一種稱之為“黃金薄膜”的絕緣層，厚度20～100um，脈沖擊穿電壓可達(dá)幾千伏。

3、增加繞組間耦合度，減小漏感。

五、高頻變壓器的屏蔽 為防止高頻變壓器的漏磁對周圍電路產(chǎn)生干擾，可采用屏 蔽帶來屏蔽高頻變壓器的漏磁場。屏蔽帶一般由銅箔制作，繞在變壓器外部一周，并進(jìn)行接地，屏蔽帶相對于漏磁場來說是一個短路環(huán)，從而抑制漏磁場更大范圍的泄漏。

高頻變壓器，磁心之間和繞組之間會發(fā)生相對位移，從而導(dǎo)致高頻變壓器在工作中產(chǎn)生噪聲（嘯叫、振動）。為防止該噪聲，需要對變壓器采取加固措施：

1、用環(huán)氧樹脂將磁心（例如EE、EI磁心）的三個接觸面進(jìn)行粘接，抑制相對位移的產(chǎn)生；

2、用“玻璃珠”（Glass beads）膠合劑粘結(jié)磁心，效果更好。

第四篇：大功率開關(guān)電源的EMC測試分析及正確選擇EMI濾波器

大功率開關(guān)電源的EMC測試分析及正確選擇

EMI濾波器

開關(guān)電源具有體積小、重量輕、效率高等優(yōu)點，廣泛應(yīng)用于各個領(lǐng)域。由于開關(guān)電源固有的特點，自身產(chǎn)生的各種噪聲卻形成一個很強的電磁干擾源。所產(chǎn)生的干擾隨著輸出功率的增大而明顯地增強，使整個電網(wǎng)的諧波污染狀況愈加嚴(yán)重。對電子設(shè)備的正常運行構(gòu)成了潛在的威脅，因此解決開關(guān)電源的電磁干擾是減小電網(wǎng)污染的必要手段，本文對一臺15kW開關(guān)電源的EMC測試，分析其測試結(jié)果，并介紹如何合理地正確選擇EMI濾波器，以達(dá)到理想的抑制效果。開關(guān)電源產(chǎn)生電磁干擾的機理

圖1為所測的15kW開關(guān)電源的傳導(dǎo)騷擾值，由圖中可以看出在0、15～15MHz大范圍超差。這是因為開關(guān)電源所產(chǎn)生的干擾噪聲所為。開關(guān)電源所產(chǎn)生的干擾噪聲分為差模噪聲和共模噪聲。

圖1未加任何抑制措施所測得的傳導(dǎo)騷擾

1.1共模噪聲

共模噪聲是由共模電流，IcM所產(chǎn)生，其特征是以相同幅度、相同相位往返于任一電源線（L、N）與地線之間的噪聲電流所產(chǎn)生。圖2為典型的開關(guān)電源共模噪聲發(fā)射路徑的電原理圖。

圖2 共模噪聲電原理圖

由于開關(guān)電源的頻率較高，在開關(guān)變壓器原、副邊及開關(guān)管外殼及其散熱器（如接地）之間存在分布電容。當(dāng)開關(guān)管由導(dǎo)通切換到關(guān)斷狀態(tài)時，開關(guān)變壓器分布電容（漏感等）存儲的能量會與開關(guān)管集電極與地之問的分布電容進(jìn)行能量交換，產(chǎn)生衰減振蕩，導(dǎo)致開關(guān)管集電極與發(fā)射極之間的電壓迅速上升。這個按開關(guān)頻率工作的脈沖束電流經(jīng)集電極與地之問的分布電容返回任一電源線，而產(chǎn)牛共模噪聲。

1.2差模噪聲

差模噪聲是由差模電流IDM昕產(chǎn)生，其特征是往返于相線和零線之間且相位相反的噪聲電流所產(chǎn)生。

1.2.1差模輸入傳導(dǎo)噪聲

圖3為典型的開關(guān)電源差模輸入傳導(dǎo)噪聲的電原理圖。

其一是當(dāng)開關(guān)電源的開關(guān)管由關(guān)斷切換到導(dǎo)通時，回路電容C 通過開關(guān)管放電形成浪涌電流，它在回路阻抗上產(chǎn)生的電壓就是差模噪聲。

圖3差模輸入傳導(dǎo)噪聲電原理圖

其二是工頻差模脈動噪聲，它是由整流濾波電容c 在整流電壓上升與下降期問的充放電過程中而產(chǎn)生的脈動電流與放電電流，也含有大量諧波成分構(gòu)成差模噪聲。

以上兩種差模噪聲都返回到輸入端的交流電網(wǎng)，所以稱為輸入傳導(dǎo)噪聲，它不僅污染電網(wǎng)，還給其它接人電網(wǎng)的電子、電氣設(shè)備造成危害，還直接導(dǎo)致輸入功率因數(shù)的下降。

1.2.2 差模輸出傳導(dǎo)噪聲

第三種差模噪聲是輸出傳導(dǎo)噪聲，它是整流輸出部分二極管由正偏轉(zhuǎn)為反偏時，反向電流與二極管結(jié)電容、分布電感產(chǎn)生尖峰電壓而造成的差模噪聲，圖4為典型的半波整流濾波電路：

圖4 差模輸出傳導(dǎo)噪聲電原理圖 EMI濾波器的正確選擇

EMI濾波器是以工頻為導(dǎo)通對象的反射式低通濾波器，插入損耗和阻抗特性是重要技術(shù)指標(biāo)。EMI濾波器在正常工作時處于失配狀態(tài)，因為在實際應(yīng)用中，它無法實現(xiàn)匹配。如濾波器輸入端阻抗（電網(wǎng)阻抗）是隨著用電量的大小而改變的。濾波器輸出端的阻抗。（電源阻抗）是隨著負(fù)載的大小而改變的。要想獲得最佳的EMI抑制效果，必須根據(jù)濾波器的兩端所要連接的源端阻抗特性和負(fù)載阻抗特性來選擇EMI濾波器的電路結(jié)構(gòu)和參數(shù)，即遵循輸入、輸出端阻抗失配原則。一般選用方法是：

（1）低的源阻抗和低的負(fù)載阻抗：選?。═）n 濾波器結(jié)構(gòu)；（2）高的源阻抗和高的負(fù)載阻抗：選?。é校﹏“濾波器結(jié)構(gòu)；（3）低的源阻抗和高的負(fù)載阻抗：選取（LC）n“濾波器結(jié)構(gòu)；（4）高的源阻抗和低的負(fù)載阻抗：選取（CL）濾波器結(jié)構(gòu)。

若不能滿足阻抗失配的原則，就會影響濾波器的插損性能，嚴(yán)重時甚至引起諧振，在某些頻點處出現(xiàn)干擾放大現(xiàn)象，所以，阻抗失配連接原則是應(yīng)用EMI濾波器必須遵循的原則。

針對圖l所測得的傳導(dǎo)騷擾值，可以看出在0.15～15MHz范圍內(nèi)嚴(yán)重超差，最大值超過限值近40dB，而且尖峰較為密集。說明電源所產(chǎn)生的浪涌電壓和浪涌電流較大，即電源的du／dt、di／dt很大，也就是產(chǎn)生的_F擾能量很大。開關(guān)電源共模噪聲等效電路呈高阻抗容性，而差模等效電路高、低阻抗同時存在。針對這種情況，EMI濾波器的電路結(jié)構(gòu)選為二級共模電感和一個單獨的差模電感型式，這樣既可以濾除共模噪聲，又可以濾除差模噪聲。插入損耗為40dB，所測得的傳導(dǎo)騷擾值如圖5所示。

圖5加EMI濾波器后所測的傳導(dǎo)騷擾

由圖5可以看出，傳導(dǎo)騷擾值在某些頻段處還有超差，效果不十分理想，這是因為，傳導(dǎo)接受機所測得的傳導(dǎo)騷擾值是個綜合參數(shù)，它無法判斷出在0.15—15MHz頻率范圍內(nèi)，共模干擾和差模干擾孰重孰輕，一般講：在0.15～0.5MHz低端差模干擾分量很大，在0.5～5MHz共模干擾和差模干擾同時存在，在5～30MHz之間共模分量較大。原因之二是由于濾波器的電感和電容元件都受其分布參數(shù)的影響，頻率愈高所受的影響愈大。濾波器內(nèi)部電感、電容的裝配工藝、接地質(zhì)量也會對插入損耗產(chǎn)生很大的影響。原因之三是，由于濾波器電感會受到電流浪涌的影響，它工作的峰值電流比額定電流要大一倍左右，在重載和滿載時，差模電感容易產(chǎn)生磁飽和現(xiàn)象，致使電感量迅速下降，導(dǎo)致插入損耗性能變壞。較為理想的解決辦法

針對以上情況，在EMI濾波器前端再串接一個一定值的電感，在交流電路中電感的數(shù)值 X= wL=2πrfL，電感就是一個電抗器，所以此電感也稱為進(jìn)線電抗器。由X =2πrfL可知，它的感抗與頻率成正比，對于低頻電流可以暢通無阻地通過進(jìn)線電抗器，對于高頻電流進(jìn)線電抗器呈高阻抗、高壓降。因此，進(jìn)線電抗器可作為電流的低通（高阻）濾波器。

并且，開關(guān)電源所產(chǎn)生的諧波電壓大部分都降在了進(jìn)線電抗器上。所以，串接進(jìn)線電抗器不但使傳導(dǎo)騷擾值整體下降了，還使電壓諧波得到了改善。當(dāng)電感值選為6mH時，其抑制效果如圖6所示。所以對已定型的大功率開關(guān)電源，選擇進(jìn)線電抗器+EMI濾波器，不失為解決其電磁騷擾的比較理想的方法。

圖6進(jìn)線電抗器+EMI濾波器后所測的傳導(dǎo)騷擾 結(jié)語

大功率開關(guān)電源產(chǎn)生電磁干擾是一個復(fù)雜的問題，電源產(chǎn)生電磁干擾以傳導(dǎo)干擾的危害尤為嚴(yán)重。根據(jù)電磁干擾產(chǎn)生的機理，正確選擇EMI濾波器是有效抑制傳導(dǎo)干擾的關(guān)鍵所在，其目的就是有效地抑制開關(guān)電源對電網(wǎng)的傳導(dǎo)干擾，又可以降低從電網(wǎng)引入的傳導(dǎo)干擾，使開關(guān)電源的電磁兼容性達(dá)到國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的限值要求。

第五篇：開關(guān)電源EMC 傳導(dǎo)整改總結(jié)

三合一主板的傳導(dǎo)整改記錄

要理解傳導(dǎo)干擾測試，首先要清楚一個概念：差模干擾與共模干擾

差模干擾：存在于L-N線之間，電流從L進(jìn)入，流過整流二極管正極，再流經(jīng)負(fù)載，通過熱地，到整流二極管，再回到N，在這條通路上，有高速開關(guān)的大功率器件，有反向恢復(fù)時間極短的二極管，這些器件產(chǎn)生的高頻干擾，都會從整條回路流過，從而被接收機檢測到，導(dǎo)致傳導(dǎo)超標(biāo)。

共模干擾：共模干擾是因為大地與設(shè)備電纜之間存在寄生電容,高頻干擾噪聲會通過該寄生電容，在大地與電纜之間產(chǎn)生共模電流，從而導(dǎo)致共模干擾。

下圖為差模干擾引起的傳導(dǎo)FALL數(shù)據(jù)，該測試數(shù)據(jù)前端超標(biāo)，為差模干擾引起：

下圖為開關(guān)電源EMI原理部分：

圖中CX2001為安規(guī)薄膜電容（當(dāng)電容被擊穿或損壞時，表現(xiàn)為開路）其跨在L線與N線之間，當(dāng)L-N之間的電流，流經(jīng)負(fù)載時，會將高頻雜波帶到回路當(dāng)中。此時X電容的作用就是在負(fù)載與X電容之間形成一條回路，使的高頻分流，在該回路中消耗掉，而不會進(jìn)入市電，即通過電容的短路交流電讓干擾有回路不串到外部。

對差模干擾的整改對策： 1.增大X電容容值

2.增大共模電感感量，利用其漏感，抑制差模噪聲（因為共模電感幾種繞線方式，雙線并繞或雙線分開繞制，不管哪種繞法，由于繞制不緊密，線長等的差異，肯定會出現(xiàn)漏磁現(xiàn)象，即一邊線圈產(chǎn)生的磁力線不能完全通過另一線圈，這使得L-N線之間有感應(yīng)電動勢，相當(dāng)于在L-N之間串聯(lián)了一個電感）

下圖為共模干擾測試FALL數(shù)據(jù)：

電源線纜與大地之間的寄生電容，使得共模干擾有了回路，干擾噪聲通過該電容，流向大地，在LISN-線纜-寄生電容-地之間形成共模干擾電流，從而被接收機檢測到，導(dǎo)致傳導(dǎo)超標(biāo)（這也可以解釋為什么有的主板傳導(dǎo)測試時，不接地通過，一夾地線就超標(biāo)。USB模式下不接地時，電流回路只能通過L-二極管-負(fù)載-熱地-二極管-N,共模電流不能回到LISN，LISN檢測到的噪聲較小，而當(dāng)主板的冷地與大地直接相連時，線纜與大地之間有了回路，此時若共模噪聲未被前端LC濾波電路吸收的話，就會導(dǎo)致傳導(dǎo)超標(biāo)）

對共模干擾的整改對策： 1.加大共模電感感量

2.調(diào)整L-GND，N-GND上的LC濾波器，濾掉共模噪聲

3.主板盡可能接地，減小對地阻抗，從而減小線纜與大地的寄生電容。