关于开关电源的EMI小谈

在开关电源中，EMI滤波器对共模和差模传导噪声的抑制起着显著的作用。高频开关电源由于其在体积、重量、功率密度、效率等方面的诸多优点，已经被广泛地应用于工业、国防、家电产品等各个领域。在开关电源应用于交流电网的场合，整流电路往往导致输入电流的断续，这除了大大降低输入功率因数外，还增加了大量高次谐波。同时，开关电源中功率开关管的高速开关动作(从几十kHz到数MHz)，形成了EMI(electromagnetic interference)骚扰源。从已发表的开关电源论文可知，在开关电源中主要存在的干扰形式是传导干扰和近场辐射干扰，传导干扰还会注入电网，干扰接入电网的其他设备。 减少传导干扰的方法有很多，诸如合理铺设地线，采取星型铺地，避免环形地线，尽可能减少公共阻抗;设计合理的缓冲电路;减少电路杂散电容等。除此之外，可以利用EMI滤波器衰减电网与开关电源对彼此的噪声干扰。 EMI干骚扰通常难以精确描述，滤波器的工业设计通常是通过反复迭代，计算制作以求逐步逼近设计要求。

1. 开关电源的EMI干扰源集中体现在功率开关管、整流二极管、高频变压器等,外部环境对开关电源的干扰主要来自电网的抖动、雷击、外界辐射等。

(1)功率开关管工作在On-Off快速循环转换的状态,dv/dt和di/dt都在急剧变换,因此,功率开关管既是电场耦合的主要干扰源,也是磁场耦合的主要干扰源。

(2)的EMI来源集中体现在漏感对应的di/dt快速循环变换,因此高频变压器是磁场耦合的重要干扰源.

(3)的EMI来源集中体现在反向恢复特性上,反向恢复电流的断续点会在电感(引线电感、杂散电感等)产生高dv/dt,从而导致强电磁干扰。

(4)PCB：准确的说,PCB是上述干扰源的耦合通道,PCB的优劣,直接对应着对上述EMI源抑制的好坏。

2.开关电源EMI传输通道分类

(一). 传导干扰的传输通道

(1)容性耦合 (2)感性耦合 (3)电阻耦合

a.公共电源内阻产生的电阻传导耦合 b.公共地线阻抗产生的电阻传导耦合 c.公共线路阻抗产生的电阻传导耦合

(二). 辐射干扰的传输通道

(1)在开关电源中,能构成辐射干扰源的元器件和导线均可以被假设为天线,从而利用电偶极子和磁偶极子理论进行分析;二极管、电容、功率开关管可以假设为电偶极子,电感线圈可以假设为磁偶极子;

(2)没有屏蔽体时,电偶极子、磁偶极子,产生的电磁波传输通道为空气(可以假设为自由空间); (3)有屏蔽体时,考虑屏蔽体的缝隙和孔洞,按照泄漏场的数学模型进行分析处理。

3.开关电源EMI抑制的9大措施

在开关电源中,电压和电流的突变,即高dv/dt和di/dt,是其EMI产生的主要原因.实现开关电源的EMC设计技术措施主要基于以下两点:

(1)尽量减小电源本身所产生的干扰源,利用抑制干扰的方法或产生干扰较小的元器件和电路,并进行合理**二手机器人

(2)通过接地、滤波、屏蔽等技术抑制电源的EMI以及提高电源的EMS。

分开来讲,9大措施分别是:

(1)减小dv/dt和di/dt(降低其峰值、减缓其斜率) (2)压敏电阻的合理应用,以降低浪涌电压 (3)阻尼网络抑制过冲 (4)采用软恢复特性的二极管,以降低高频段EMI (5)有源功率因数校正,以及其他谐波校正技术 (6)采用合理设计的电源线滤波器 (7)合理的接地处理 (8)有效的屏蔽措施 (9)合理的PCB设计 。