开关电源EMC 传导整改总结

第一篇：开关电源EMC 传导整改总结

三合一主板的传导整改记录

要理解传导干扰测试，首先要清楚一个概念：差模干扰与共模干扰

差模干扰：存在于L-N线之间，电流从L进入，流过整流二极管正极，再流经负载，通过热地，到整流二极管，再回到N，在这条通路上，有高速开关的大功率器件，有反向恢复时间极短的二极管，这些器件产生的高频干扰，都会从整条回路流过，从而被接收机检测到，导致传导超标。

共模干扰：共模干扰是因为大地与设备电缆之间存在寄生电容,高频干扰噪声会通过该寄生电容，在大地与电缆之间产生共模电流，从而导致共模干扰。

下图为差模干扰引起的传导FALL数据，该测试数据前端超标，为差模干扰引起：

下图为开关电源EMI原理部分：

图中CX2001为安规薄膜电容（当电容被击穿或损坏时，表现为开路）其跨在L线与N线之间，当L-N之间的电流，流经负载时，会将高频杂波带到回路当中。此时X电容的作用就是在负载与X电容之间形成一条回路，使的高频分流，在该回路中消耗掉，而不会进入市电，即通过电容的短路交流电让干扰有回路不串到外部。

对差模干扰的整改对策： 1.增大X电容容值

2.增大共模电感感量，利用其漏感，抑制差模噪声（因为共模电感几种绕线方式，双线并绕或双线分开绕制，不管哪种绕法，由于绕制不紧密，线长等的差异，肯定会出现漏磁现象，即一边线圈产生的磁力线不能完全通过另一线圈，这使得L-N线之间有感应电动势，相当于在L-N之间串联了一个电感）

下图为共模干扰测试FALL数据：

电源线缆与大地之间的寄生电容，使得共模干扰有了回路，干扰噪声通过该电容，流向大地，在LISN-线缆-寄生电容-地之间形成共模干扰电流，从而被接收机检测到，导致传导超标（这也可以解释为什么有的主板传导测试时，不接地通过，一夹地线就超标。USB模式下不接地时，电流回路只能通过L-二极管-负载-热地-二极管-N,共模电流不能回到LISN，LISN检测到的噪声较小，而当主板的冷地与大地直接相连时，线缆与大地之间有了回路，此时若共模噪声未被前端LC滤波电路吸收的话，就会导致传导超标）

对共模干扰的整改对策： 1.加大共模电感感量

2.调整L-GND，N-GND上的LC滤波器，滤掉共模噪声

3.主板尽可能接地，减小对地阻抗，从而减小线缆与大地的寄生电容。

第二篇：EMC整改

首先，要根据实际情况对产品进行诊断，分析其干扰源所在及其相互干扰的途径和方式。再根据分析结果，有针对性的进行整改。

一般来说主要的整改方法有如下几种。减弱干扰源 在找到干扰源的基础上，可对干扰源进行允许范围内的减弱，减弱源的方法一般有如下方法：

a 在IC的Vcc和GND之间加去耦电容，该电容的容量在0。01μF棗0。1μF之间，安装时注意电容器的引线，使它越短越好。

b 在保证灵敏度和信噪比的情况下加衰减器。如VCD、DVD视盘机中的晶振，它对电磁兼容性影响较为严重，减少其幅度就是可行的方法之一，但其不是唯一的解决方法。

c 还有一个间接的方法就是使信号线远离干扰源。电线电缆的分类整理 在电子设备中，线间耦合是一种重要的途径，也是造成干扰的重要原因，因为频率的因素，可大体分为高频耦合与低频耦合。因耦合方式不同，其整改方法也是不同的，下边分别讨论：

(1)低频耦合 低频耦合是指导线长度等于或小于1/16波长的情况，低频耦合又可分为电场和磁场耦合，电场耦合的物理模型是电容耦合，因此整改的主要目的是减小分布耦合电容或减小耦合量，可采用如下的方法：

a 增大电路间距是减小分布电容的最有效的方法。

b 追加高导电性屏蔽罩，并使屏蔽罩单点接地能有效的抑制低频电场干扰。

c 追加滤波器可减小两电路间的耦合量。

d 降低输入阻抗，例如CMOS电路的输入阻抗很高，对电场干扰极其敏感，可在允许范围内在输入端并接一个电容或阻值较低的电阻。磁场耦合的物理模型是电感耦合，其耦合主要是通过线间的分布互感来耦合的，因此整改的主要方法是破坏或减小其耦合量，大体可采用如下的方法： a 追加滤波器，在追加滤波器时要注意滤波器的输入输出阻抗及其频率响应。

b 减小敏感回路与源回路的环路面积，即尽量使信号线或载流线与其回线靠近或扭绞在一体。c 增大两电路间距，以便减小线间互感来减低耦合量。

d 若有可能，尽量使敏感回路与源回路平面正交或接近正交来降低两电路的耦合量。

e 用高导磁材料来包扎敏感线，可有效的解决磁场干扰问题，值得注意的是要构成闭和磁路，努力减小磁路的磁阻将会更加有效。

(2)高频耦合 高频耦合是指长于1/4波长的走线由于电路中出现电压和电流的驻波，会使耦合量增强，可采用如下的方法加以解决：

a 尽量缩短接地线，与外壳接地尽量采用面接触的方式。

b 重新整理滤波器的输入输出线，防止输入输出线间耦合，确保滤波器的滤波效果不变差。c 屏蔽电缆屏蔽层采用多点接地。

d 将连接器的悬空插针接到地电位，防止其天线效应。改善地线系统 理想的地线是一个零阻抗，零电位的物理实体，它不仅是信号的参考点，而且电流流过时不会产生电压降。在具体的电气电子设备中，这种理想地线是不存在的，当电流流过地线时必然会产生电压降。据此可根据地线中干扰形成机理可归结为以下两点，第一，减小低阻抗和电源馈线阻抗。第二，正确选择接地方式和阻隔地环路，按接地方式来分有悬浮地、单点接地、多点接地、混合接地。如果敏感线的干扰主要来自外部空间或系统外壳，此时可采用悬浮地的方式加以解决，但是悬浮地设备容易产生静电积累，当电荷达到一定程度后，会产生静电放电，所以悬浮地不宜用于一般的电子设备。单点接地适用于低频电路，为防止工频电流及其他杂散电流在信号地线上各点之间产生地电位差，信号地线与电源及安全地线隔离，在电源线接大地处单点连接。单点接地主要适用于频率低于3MHz的情况。多点接地是高频信号唯一实用的接地方式，在射频时会呈现传输线特性，为使多点接地的有效性，当接地导体长度超过最高频率1/8波长时，多点接地需要一个等电位接地平面。多点接地适用于300KHz以上。混合接地适用于既然有高频又有低频的电子线路中。屏蔽 屏蔽是提高电子系统和电子设备电磁兼容性能的重要措施之一，它能有效的抑制通过空间传播的各种电磁干扰。屏蔽按机理可分为磁场屏蔽与电场屏蔽及电磁屏蔽。电场屏蔽应注意以下几点： a 选择高导电性能的材料，并且要有良好的接地。

b 正确选择接地点及合理的形状，最好是屏蔽体直接接地。磁场屏蔽通常只是指对直流或甚低频磁场的屏蔽，其屏蔽效能远不如电场屏蔽和电磁屏蔽，磁屏蔽往往是工程的重点，磁屏蔽时： a 要选用铁磁性材料。

b 磁屏蔽体要远离有磁性的元件，防止磁短路。

c 可采用双层屏蔽甚至三层屏蔽。

d 屏蔽体上边的开孔要注意开孔的方向，尽可能使缝的长边平行于磁通流向，使磁路长度增加最少。一般来说，磁屏蔽不需要接地，但为防止电场感应，还是接地为好。电磁场在通过金属或对电磁场有衰减作用的阻挡体时，会受到一定程度的衰减，即产生对电磁场的屏蔽作用。在实际的整改过程中视具体需要而定选择何种屏蔽及屏蔽体的形状、大小、接地方式等。改变电路板的布线结构 有些频率点是通过电路板上走线分布参数所决定的，通过前述方法不大有用，此类整改通过在走线中增加小的电感、电容、磁珠来改变电路参数结构，使其移到限值要求较高的频率点上。对于这类干扰，要想从根本上解决其影响，就要重新布线。

小结：总之前面几种方法对提高电磁兼容性都有好处，但应用最为广泛的是改变地线结构及电线电缆的分类整理的方法，这些方法不仅节约成本，而且是最有效的整改方法。屏蔽虽然会增加成本，但是其所起到的屏蔽效能有时是其它方法无法媲美的。所以，在实际的整改中应以改变地线结构、电线电缆的分类整理、屏蔽的方法为主，以其它方法为辅

第三篇：EMC传导和耦合应用(DOC)

电磁兼容传导耦合 理论及其应用

学

生

张** 年

级

2010级 班

级

0210** 班 学

号

021012** 专

业

电子信息工程 学

院

电子工程学院

西安电子科技大学 2013年5月

电磁兼容传导耦合原理及其应用

张**

摘要： 本文就现实中普遍存在的电子，电气设备电磁骚扰现象引发的电磁干扰出发，先介绍了电磁兼容这个学科的发展及意义，然后重点介绍了电磁干扰耦合传输理论。最后从传导耦合和辐射耦合两个方面并结合相关案例分析如何在这两个耦合途径上减少电磁干扰的发生。

关键词：电磁兼容 传输耦合 传导耦合 辐射耦合目录

引言…………………………………………………………………………………………………1 第一章 电磁兼容发展及意义…………………………………………………………………….1 1.1电磁兼容技术的发展………………………………………………………………………..1 1.2 电磁兼容的地位和意义……………………………………………………………………..1 第二章 电磁干扰耦合传输理论…………………………………………………………………1 2.1传导耦合……………………………………………………………………………………..2 2.2 辐射耦合……………………………………………………………………………………..2 第三章 传导耦合理论应用实例及分析…………………………………………………………2 3.1电力线载波…………………………………………………………………………………..3 3.2 变频器………………………………………………………………………………………..3 3.2抑制传导干扰的有效办法…………………………………………………………………..4 第四章 辐射耦合理论应用实例及分析…………………………………………………………5 3.1雷电电磁辐射对微电子设备的影响………………………………………………………..5 3.2感性负载的瞬态噪声抑制及其触点的保护………………………………………………..5 3.2抑制辐射干扰的有效办法…………………………………………………………………..5 第五章 结束语……………………………………………………………………………………6 参考文献……………………………………………………………………………………………7

引言

随着现代科学技术的发展，各种电子，电气设备不仅数量及种类不断增加，而且向小型化，数字化，高速化和网络化的方向高速发展，然而电子，电气设备在正常工作时还会产生一些有用无用的电磁能量，影响其他设备，系统或者生物，使得电磁环境日益复杂，造成了电磁污染，形成电磁骚扰。电磁骚扰有可能使电气，电子设备和系统的工作性偏离预期，产生误差。严重时还会摧毁电气电子设备，危害人体。正是在这种背景下，电磁兼容性设计成为了现代工程设计中的重要组成部分。

第一章 电磁兼容发展及意义

1.电磁兼容技术的发展

电磁兼容是指“设备在共同的电磁环境中能一起执行各自功能的共存状态，即该设备不会由于受到处于同一电磁环境中的其他设备的电磁发射导致或遭受不允许的降级，它也不会使同一电磁环境中其它设备因受其电磁发射而导致或遭受不允许的降级。

1881年英国科学家希维赛德发表了“论干扰”的文章，标志着电磁兼容性研究的开端，1889年英国邮电部门研究了通信中的干扰问题，使电磁兼容性研究开始走向工程化，1944年德国电气工程师协会制订了世界上第一个电磁兼容性规范VDE0878，1945年美国颁布了第一个电磁兼容性军用规范JAN-I-225。世界多数发达国家早已开始以法令、法规形式进行管理控制，在我国电磁兼容理论和技术的研究起步较晚，从1983年开始陆续颁布了一系列有关电磁兼容性标准和规范。自此以后，电磁兼容技术迅速发展成为非常活跃的学科领域之一。

2.电磁兼容的地位及意义

经验证明，如果记在产品开发阶段解决电磁干扰问题的费用为1个单位，那么等到产品设计定型后再解决其问题，费用将增加10倍；而到产品批量生产后再解决时，费用将增加100倍；到用户发现问题后才解决时，费用可能高达1000倍。而在产品开发阶段同时进行电磁兼容性设计，就可望把80%~90%的电磁兼容性问题解决在产品定型之前。只按常规进行产品功能设计，不仅在技术上带来一系列的难题，而且还会造成人力、财力的极大浪费。

就产品本身功能和市场占有而言，电磁兼容性设计的意义也是不可估量的。其一，电子设备工作的可靠性依赖于其电磁抗干扰性。电磁兼容性表征电子设备在电磁环境中正常工作的能力。其二，电子设备国内外市场的开拓需要其具有良好的电磁兼容性。电磁兼容性达标认证已由一个国家范围向全球地区发展，成为一个国际标准。其三，安全因素，存在电磁辐射的电子产品可能会引起如设备误操作、通讯设施电磁泄密、电爆装置误爆、误燃等危险。

第二章 电磁干扰耦合传输理论

产生电磁干扰三要素：电磁干扰源，干扰传播途径，敏感设备。由此可知，任何电磁干扰的产生必然存在电磁骚扰（或者骚扰电磁能量）的耦合与传输途径。这里，耦合的概念指的是电路、设备、系统与其它电路、设备、系统之间的电磁量联系，耦合起着把电磁能量从

一个电路、设备、系统“传输”到另一个电路、设备、系统的作用。耦合途径是从各种电磁骚扰源传输电磁骚扰至敏感设备的通路或媒介。耦合途径主要有两种方式，传导耦合和辐射耦合。

1.传导耦合

传导耦合是骚扰源与敏感设备之间的主要耦合途径之一。传导耦合必须在骚扰源与敏感设备之间存在有完整的电路连接，电磁骚扰沿着这一连接电路从骚扰源传输电磁骚扰至敏感设备，产生电磁干扰。传导耦合的连接电路包括互连导线、电源线、信号线、接地导体、设备的导电构件、公共阻抗、电路元器件等。传导耦合按其耦合方式划分三种基本方式：

① 电路性耦合是最常见、最简单的传导耦合方式。当电路1有电压U1作用时，该电压经Z1加到公共阻抗Z12上。当电路2开路时，电路1耦合到电路2的电压为U2=Z12U1若公共阻抗Z12中不含电抗元件时为共电阻耦合，简称为Z1+Z12电阻性耦合。

② 电容性耦合也称为电耦合，它是由两电路间的电场相互作用所引起。

③ 电感性耦合也称为磁耦合，它是由两电路间的磁场相互作用所引起。当电流I在闭合电路中流动时，该电流就会产生与此电流成正比的磁通量。该磁通量

与电流I的比值称为电感。电感的取决于电路的几何形状和包含场的媒质的磁特性。

2.辐射耦合

辐射耦合是电磁骚扰通过其周围的媒介以电磁波的形式向外传播，骚扰电磁能量按电磁场的规律向周围空间发射。辐射耦合的途径主要有天线、电缆、导线、机壳的发射对组合。通常将辐射耦合划分为三种：

① 天线与天线的耦合,指的是天线 A 发射的电磁波被另一天线B无意接收，从而导致天线A 对天线B产生功能性电磁干扰； ② 场与线的耦合，指的是空间电磁场对存在于其中的导线实施感应耦合，从而在导线上形成分布电磁骚扰源；

③ 与线的感应耦合，指的是导线之间以及某些部件之间的高频感应耦合。

第三章 传导耦合理论应用实例及分析

根据上文对传导耦合传输理论的研究，现结合案例分析传导电磁干扰及其解决办法。1.电力线载波(以下简称PLC)1）案例一：某岗位用了某公司的PLC模块采集信号，在同一通讯线上放了5个模块，使用过程中模块通讯会中断，重上电后会正常，但很快通讯又中断。分析如下：

1）从现场看，模块24VDC供电从电源模块接出，性能稳定，排除电源引起干扰的情况。

2）PLC数采模块大部分接Pt100, K型、I型热电偶信号，观察控制柜内进线排，电缆统一采用了屏蔽双绞线，且屏蔽端编辫接到接地排上，由现场接地网统一接地。现场干扰应能屏蔽。为确保起见，将模块接线端子拔除，观察模块通讯状况未变，排除干扰由信号端引起的可能。

3）将控制柜内线槽盖板打开，发现模块间通讯线采用二根单线，无接地，线槽布线较乱，有可能产生干扰．

从以上分析后发现问题可能出在模块间通讯线上，解决办法是将通讯线换成屏蔽双绞线，屏蔽端接地，经实际更换后，通讯正常。

2）案例二：华鲁恒升化工股份有限公司一水处理岗位采用西门子公司的S7-300系统的模拟量模块采集变频器信号，正常连接后不能正常显示。经检测发现信号端对地有很高的交流电压，所以判断信号线路受干扰，产生10V以上的杂波而干扰模拟量模块工作。处理如下：

1）信号电缆采用质量可靠的屏蔽电缆，且在PLC侧单端接地。2）电流变送器侧增加隔离式安全栅。

经以上处理后，PLC工作正常，数值显示稳定可靠。

PLC主要通过电源和信号线引入，通常为传导干扰。这种干扰在我国工业现场较严重。

1）来自电源的干扰

PLC系统的正常供电电源均由电网供电。由于电网覆盖范围广，它将受到所有空间电磁干扰而在线路上感应电压和电路。尤其是电网内部的变化，例如：开关操作浪涌、大型电力设备起停、交直流传动装置引起的谐波、电网短路暂态冲击等，都通过输电线路传到电源原边。PLC电源通常采用隔离电源，但其机构及制造工艺因素使其隔离性并不理想。实际上，由于分布参数特别是分布电容的存在，绝对隔离是不可能的。2）来自信号线引入的干扰

与PLC控制系统连接的各类信号传输线，除了传输有效的各类信息之外，总会有外部干扰信号侵入。此干扰主要有两种途径：一是通过变送器供电电源或共用信号仪表的供电电源串入的电网干扰，这往往被忽视；二是信号线受空间电磁辐射感应的干扰，即信号线上的外部感应干扰，这是很严重的。由信号引入干扰会引起I/O信号工作异常和测量精度大大降低，严重时将引起元器件损伤。对于隔离性能差的系统，还将导致信号间互相干扰，引起共地系统总线回流，造成逻辑数据变化、误动和死机。PLC控制系统因信号引入干扰造成I/O模件损坏数相当严重，由此引起系统故障的情况也很多。3）来自接地系统混乱时的干扰

接地是提高电子设备电磁兼容性（EMC）的有效手段之一。正确的接地，既能抑制电磁干扰的影响，又能抑制设备向外发出干扰；而错误的接地，反而会引入严重的干扰信号，使PLC系统将无法正常工作。

2.变频器

变频器的主电路一般为交-直-交组成，外部输入380V/50Hz的工频电源经三相桥路不可控整流成直流电压信号，经滤波电容滤波及大功率晶体管开关元件逆变为频率可变的交流信号。

在整流回路中，输入电流的波形为不规则的矩形波，波形按傅立叶级数分解为基波和各次谐波，其中的高次谐波将干扰输入供电系统。在逆变输出回路中，输出电流信号是受PWM载波信号调制的脉冲波形，对于GTR大功率逆变元件，其PWM的载波频率为2～3kHz，而IGBT大功率逆变元件的PWM最高载频可达15kHz。

同样，输出回路电流信号也可分解为只含正弦波的基波和其他各次谐波，而高次谐波电流对负载直接干扰。另外高次谐波电流还通过电缆向空间辐射，干扰邻近电气设备。

解决措施：

1）变频系统的供电电源与其他设备的供电电源相互独立，或在变频器和其他用电设备的输入侧安装隔离变压器，切断谐波电流。2）在变频器输入侧与输出侧串接合适的电抗器，或安装谐波滤波器，滤波器的组成必须是LC型，吸收谐波和增大电源或负载的阻抗，达到抑制谐波的目的。

抑制传导干扰的有效办法： 1.传导干扰源的处理

1）如果传导干扰源是产生强电磁场元件，如线圈、变压器等，在布置时应远离接收器加以屏蔽。

2）如果传导干扰源是频率相同的电路，如接收机的高频放大、输入及振荡电路，它们之间的交链容易引起自激振荡，因此布置应相隔远些。3）移去对系统工作无用的、有潜在的干扰设备的电源。

4）应尽可能使设备工作在设计曲线线性最好的部分，以便输出所含谐波分量最小。

5）如果干扰源的工作波形是脉冲形状，因为当脉冲上升沿较慢且持续时间较长时，产生的电磁干扰最小，随着脉冲宽度的减小且上升时间缩短，脉冲中的高频成分的幅度将增加。所以一个控制装置或其他脉冲的上升时间只需快到能在指定的时间内保证可靠工作即可。不要使振荡器和开关器件的工作速度高于性能所需要的速度。6）电弧放电：当两个物体之间的电位差大到足以使它们之间的绝缘击穿时就会产生电弧。因此要尽量避免出现电弧放电。

2.传输通道的处理

1）为缩短电磁干扰传输通道的长度，要使电路中的导线尽量短。2）把带有电磁干扰的导线和元件与连接接收器的布线隔离开来。3）把带有电磁干扰的元件的回线与接收器的回线隔离开来。4）用粗的隔离线和隔离套来减少级间的电容耦合。

5）各级电路的连接导线应尽可能缩短，对高频电路的布置尤应注意这个问题。6）对高频电路，应尽量避免平行排列导线，特别不能像低频电路那样将各种导线扎成一束。

7）减小引线电感，以使感应电压减到最小。

8）产生电磁干扰的元件应尽量靠近与它们相关联的负载，以使耦合路径最短。9）由同一电源总线馈电的几个设备之间，必须用旁路电容去耦。在干扰极严重的情况下，可以用齐纳二极管或分别供电的方法来隔离设备间的耦合。有时需要对潜在的干扰源和敏感器件专门去耦。

3.接收器的处理

1）尽量少用低电平器件，只使用完成任务所需的灵敏度。2）移去那些在系统工作时不需要的接收器的电源。

3）对电磁场感应敏感的接收器如果可能的话加屏蔽。

第四章 辐射耦合理论应用实例及分析

先根据前面对辐射耦合理论的学习，再结合具体案例，研究辐射耦合的应用 1.雷电电磁辐射对微电子设备的影响

雷电流辐射的电磁场，可在任何闭合的导线环内产生感应电流，可在任何开口的金属回路内产生感应过电压。对于普通工业设备来说，这样的过电压不足以造成威胁和干扰，但对于微电子设备来说，就可能导致破坏其稳定工作的伤害或损坏。

关于雷电电磁辐射对微电子设备的干扰与破坏，美国科学家D•希尔进行过模拟试验。他将被试的计算机放置在木箱中，用雷电电磁辐射对其进行干扰。当雷电放电的干扰磁感应强度达0.07高斯时，电子计算机会误动作，当干扰磁感应强度超过2.4高斯时，计算机会发生永久性损坏。时下，0.07高斯和2.4高斯就分别作为微电子设备在电磁辐射干扰下发生障碍和故障的阈值。

2.感性负载的瞬态噪声抑制及其触点的保护

如果电路的负载是感性的，在切断回路时电感两端产生很高的瞬态电压，使开关的触点产生飞弧而损坏触点，同时产生强烈的脉冲噪声通过辐射和传导向外发射，影响其他电路的正常工作，所以必须在电感负载两端或开关触电处加装保护网络。

减少辐射干扰的有效方法： 1.减少辐射干扰源的辐射

1）减少传导干扰时提出的处理传导干扰源的有效方法也同样适用于辐射干扰源辐射的方法。

2）利用天线电路的电压驻波比特性减少谐波辐射。

3）在发射机输出端加相应的滤波器，滤掉对接收器构成烦扰的频率。4）改变天线发射方向，使其对接收器不构成干扰。

5）改变天线的极化方向，使其和接收天线不同极化，减少对接收器的干扰。6）改变辐射的频率，远离接收设备的频率，以减小对接收器的干扰。7）改变发射机的调制特性、带宽等，使其减少对接收器的干扰。8）减少发射机不需要的功率，以减少对接收器的干扰。9）改变发射机的工作时间，使其不和接收器在同一时间工作，以减少对接收器的干扰。

2.增加辐射干扰源传输通道的损耗

1）增加传输通道的长度，使其增加损耗。

2）对直射波可在传输通道加阻挡，切断和接收器的通路。

3）在辐射干扰源和接收器之间的通道上加屏蔽，可以明显减少辐射干扰。

3.减少接收器接收干扰的无用信号或噪声

1）适当选择接收器的灵敏度，对于通信来讲，接收器灵敏度越高越好，这样作用距离才能远。但是对于干扰来讲，则相反，接收器灵敏度越低越好，低到根本收不到电磁干扰就更好，显然，在能完成任务的同时，所选的灵敏度不要太高。

2）在接收器的输入短加滤波器，滤掉相应的干扰频率。3）改变接收天线的方向，使它不对着干扰方向。

4）改变天线极化方向，使其和干扰源天线不同极化，减少干扰。5）改变接收频率，使其远离干扰源频率，以减少接收器的干扰。6）改变接收器的选择性、带宽，来减少干扰。

7）改变接收机的位置，使其远离发射机，从而减少接收机的干扰。8）改变接收机的工作时间，使其不和辐射干扰源同时间工作。

第五章 结束语

电磁兼容性设计是一个系统的、整体的概念，它贯穿于电子电气设备使用的全过程，从开始的技术路线制定到硬件电路设计、印制电路板设计、系统软件设计再到设备的调试安装等每个环节，它是一个系统的、完整的学科。本文基于电磁干扰耦合传输理论的介绍，并对具体的电磁干扰案例的分析，从传导耦合和辐射耦合两方面给出了对避免产生电磁干扰的办法。

参考文献

[1] 钱照明 电力电子装置电磁兼容研究最新进展[J]，电工技术学报，2007（7）[2] 黄明华 电磁兼容在集成电路中的设计应用[J]，机电工程技术，2005（10）[3] 路宏敏 《工程电磁兼容(第2版)》，西安：西安电子科技大学出版社，2010

第四篇：开关电源EMC产生机理及其对策

开关电源EMC产生机理及其对策

EMI可分为传导Conduction及辐射Radiation两部分，Conduction规范一般可分为: FCC Part 15J Class B；CISPR 22(EN55022, EN61000-3-2, EN61000-3-3)Class B；国标IT类（GB9254，GB17625）和AV类（GB13837，GB17625）。FCC测试频率在450K-30MHz，CISPR 22测试频率在150K--30MHz，Conduction可以用频谱分析仪测试，Radiation则必须到专门的实验室测试。

EN55022为Radiation Test & Conduction Test(传导 & 辐射测试)； EN61000-3-2为Harmonic Test(电源谐波测试)；EN61000-3-3为Flicker Test(电压变动测试)。

CISPR22(Comite Special des Purturbations Radioelectrique)应用于信息技术类装置, 适用于欧洲和亚洲地区；EN55022为欧洲标准，FCC Part 15(Federal Communications Commission)适用于美国，EN30220欧洲EMI测试标准，功率辐射测试标准是EN55013频率在30MHZ-300MHz。

EN55011辐射测试标准是：有的频率段要求较高，有的频率段要求较低。传导(150KHZ-30MHZ)LISN主要是差模电流, 其共模阻抗为100欧姆(50 + 50);LISN主要是共模电流, 其总的电路阻抗为25欧姆(50 // 50)。

4线

AV

60dB/uV

150KHZ-2MHZ

start 9KHZ

5线

PEAK

100dB/uV

150KHZ-3MHZ

6线

PEAK

100dB/uV

2MHZ-30MHZ

7线

QP

70dB/uV

150KHZ-500KHZ

Radiated(30MHZ-1GHZ): ADD 4N7/250V Y CAP

90dB/uV

30MHZ-300MHZ

EMI为电磁干扰，EMI是EMC其中的一部分，EMI(Electronic Magnetic Interference)电磁干扰，EMI包括传导、辐射、电流谐波、电压闪烁等等。电磁干扰是由干扰源、藕合通道和接收器三部分构成的，通常称作干扰的三要素。EMI线性正比于电流，电流回路面积以及频率的平方即：EMI = K*I*S*F2。I是电流，S是回路面积，F是频率，K是与电路板材料和其他因素有关的一个常数。

EMI是指产品的对外电磁干扰。一般情况下分为 Class A & Class B 两个等级。Class A为工业等级，Class B 为民用等级。民用的要比工业的严格，因为工业用的允许辐射稍微大一点。同样产品在测试EMI中的辐射测试来讲，在30-230MHz下，B类要求产品的辐射限值不能超过40dBm 而A类要求不能超过50dBm(以三米法电波暗室测量为例）相对要宽松的多，一般来说CLASS A是指在EMI测试条件下，无需操作人员介入，设备能按预期持续正常工作，不允许出现低于规定的性能等级的性能降低或功能损失。

EMI是设备正常工作时测它的辐射和传导。在测试的时候，EMI的辐射和传导在接收机上有两个上限，分别代表Class A和Class B，如果观察的波形超过B的线但是低于A的线，开关电源EMC产生机理及其对策

那么产品就是A类的。EMS是用测试设备对产品干扰，观察产品在干扰下能否正常工作，如果正常工作或不出现超过标准规定的性能下降，为A级。能自动重启且重启后不出现超过标准规定的性能下降，为B级。不能自动重启需人为重启为C级，挂掉为D级。国标有D级的规定，EN只有A，B，C。EMI在工作频率的奇数倍是最不好过的。

EMS(Electmmagnetic Suseeptibilkr)电磁敏感度一般俗称为 “电磁免疫力”, 是设备抗外界骚扰干扰之能力，EMI是设备对外的骚扰。

EMS中的等级是指：Class A，测试完成后设备仍在正常工作；Class B，测试完成或测试中需要重启后可以正常工作；Class C，需要人为调整后可以正常重启并正常工作；Class D，设备已损坏，无论怎样调整也无法启动。严格程度EMI是B>A，EMS是A>B>C>D。

电磁兼容三要素：任何电磁兼容性问题都包含三个要素，即干扰源、敏感源和耦合路径，这三个要素中缺少一个，电磁兼容问题就不会存在。

产生电磁干扰的条件: 突然变化的电压或电流，即dV/dt或dI/dt很大；辐射天线或传导导体。

电磁兼容标准对设备的要求有两个方面：一个是工作时不会对外界产生不良的电磁干扰影响，另一个是不能对外界的电磁干扰过度敏感。前一个方面的要求称为干扰发射要求，后一个方面的要求称为敏感度要求。

电磁能量从设备内传出或从外界传入设备的途径只有两个，一个是以电磁波的形式从空间传播，另一个是以电流的形式沿导线传播。因此，电磁干扰发射可以分为：传导发射和辐射发射；敏感度也可以分为传导敏感度和辐射敏感度。

电磁兼容标准分为基础标准、通用标准、产品类标准和专用产品标准。

基础标准：描述了EMC现象、规定了EMC测试方法、设备，定义了等级和性能判据。基础标准不涉及具体产品。

产品类标准：针对某种产品系列的EMC测试标准。往往引用基础标准，但根据产品的特殊性提出更详细的规定。

通用标准：按照设备使用环境划分的，当产品没有特定的产品类标准可以遵循时，使用通用标准来进行EMC测试。对使设备的功能完全正常，也要满足这些标准的要求。

关于制订电磁兼容标准的组织和标准的介绍：

IEC（国际电工委员会）：有两个平行的组织制订EMC标准，CISPR和TC77。

CISPR（国际无线电

EMI可分为传导Conduction及辐射Radiation两部分，Conduction规范一般可分为: FCC Part 15J Class B；CISPR 22(EN55022, EN61000-3-2, EN61000-3-3)Class B；国标IT类（GB9254，开关电源EMC产生机理及其对策

GB17625）和AV类（GB13837，GB17625）。FCC测试频率在450K-30MHz，CISPR 22测试频率在150K--30MHz，Conduction可以用频谱分析仪测试，Radiation则必须到专门的实验室测试。

EN55022为Radiation Test & Conduction Test(传导 & 辐射测试)； EN61000-3-2为Harmonic Test(电源谐波测试)；EN61000-3-3为Flicker Test(电压变动测试)。

CISPR22(Comite Special des Purturbations Radioelectrique)应用于信息技术类装置, 适用于欧洲和亚洲地区；EN55022为欧洲标准，FCC Part 15(Federal Communications Commission)适用于美国，EN30220欧洲EMI测试标准，功率辐射测试标准是EN55013频率在30MHZ-300MHz。

EN55011辐射测试标准是：有的频率段要求较高，有的频率段要求较低。传导(150KHZ-30MHZ)LISN主要是差模电流, 其共模阻抗为100欧姆(50 + 50);LISN主要是共模电流, 其总的电路阻抗为25欧姆(50 // 50)。

4线

AV

60dB/uV

150KHZ-2MHZ

start 9KHZ

5线

PEAK

100dB/uV

150KHZ-3MHZ

6线

PEAK

100dB/uV

2MHZ-30MHZ

7线

QP

70dB/uV

150KHZ-500KHZ

Radiated(30MHZ-1GHZ): ADD 4N7/250V Y CAP

90dB/uV

30MHZ-300MHZ

EMI为电磁干扰，EMI是EMC其中的一部分，EMI(Electronic Magnetic Interference)电磁干扰，EMI包括传导、辐射、电流谐波、电压闪烁等等。电磁干扰是由干扰源、藕合通道和接收器三部分构成的，通常称作干扰的三要素。EMI线性正比于电流，电流回路面积以及频率的平方即：EMI = K*I*S*F2。I是电流，S是回路面积，F是频率，K是与电路板材料和其他因素有关的一个常数。

EMI是指产品的对外电磁干扰。一般情况下分为 Class A & Class B 两个等级。Class A为工业等级，Class B 为民用等级。民用的要比工业的严格，因为工业用的允许辐射稍微大一点。同样产品在测试EMI中的辐射测试来讲，在30-230MHz下，B类要求产品的辐射限值不能超过40dBm 而A类要求不能超过50dBm(以三米法电波暗室测量为例）相对要宽松的多，一般来说CLASS A是指在EMI测试条件下，无需操作人员介入，设备能按预期持续正常工作，不允许出现低于规定的性能等级的性能降低或功能损失。

EMI是设备正常工作时测它的辐射和传导。在测试的时候，EMI的辐射和传导在接收机上有两个上限，分别代表Class A和Class B，如果观察的波形超过B的线但是低于A的线，那么产品就是A类的。EMS是用测试设备对产品干扰，观察产品在干扰下能否正常工作，如果正常工作或不出现超过标准规定的性能下降，为A级。能自动重启且重启后不出现超

开关电源EMC产生机理及其对策

过标准规定的性能下降，为B级。不能自动重启需人为重启为C级，挂掉为D级。国标有D级的规定，EN只有A，B，C。EMI在工作频率的奇数倍是最不好过的。

EMS(Electmmagnetic Suseeptibilkr)电磁敏感度一般俗称为 “电磁免疫力”, 是设备抗外界骚扰干扰之能力，EMI是设备对外的骚扰。

EMS中的等级是指：Class A，测试完成后设备仍在正常工作；Class B，测试完成或测试中需要重启后可以正常工作；Class C，需要人为调整后可以正常重启并正常工作；Class D，设备已损坏，无论怎样调整也无法启动。严格程度EMI是B>A，EMS是A>B>C>D。

电磁兼容三要素：任何电磁兼容性问题都包含三个要素，即干扰源、敏感源和耦合路径，这三个要素中缺少一个，电磁兼容问题就不会存在。

产生电磁干扰的条件: 突然变化的电压或电流，即dV/dt或dI/dt很大；辐射天线或传导导体。

电磁兼容标准对设备的要求有两个方面：一个是工作时不会对外界产生不良的电磁干扰影响，另一个是不能对外界的电磁干扰过度敏感。前一个方面的要求称为干扰发射要求，后一个方面的要求称为敏感度要求。

电磁能量从设备内传出或从外界传入设备的途径只有两个，一个是以电磁波的形式从空间传播，另一个是以电流的形式沿导线传播。因此，电磁干扰发射可以分为：传导发射和辐射发射；敏感度也可以分为传导敏感度和辐射敏感度。

电磁兼容标准分为基础标准、通用标准、产品类标准和专用产品标准。

基础标准：描述了EMC现象、规定了EMC测试方法、设备，定义了等级和性能判据。基础标准不涉及具体产品。

产品类标准：针对某种产品系列的EMC测试标准。往往引用基础标准，但根据产品的特殊性提出更详细的规定。

通用标准：按照设备使用环境划分的，当产品没有特定的产品类标准可以遵循时，使用通用标准来进行EMC测试。对使设备的功能完全正常，也要满足这些标准的要求。

关于制订电磁兼容标准的组织和标准的介绍：

IEC（国际电工委员会）：有两个平行的组织制订EMC标准，CISPR和TC77。

CISPR（国际无线电扰特别委员会）：1934年成立。目前有七个分会：A分会（无线电干扰测量方法与统计方法）、B分会（工、科、医疗射频设备的无线电干扰）、C分会（电力线、高压设备和电牵引系统的无线电干扰）、D分会（机动车和内燃机的无线电干扰）、E分会（无线接收设备干扰特性）、F分会（家电、电动工具、照明设备及类似电器的无线电干扰）、G分会（信息设备的无线电干扰）。

开关电源EMC产生机理及其对策

TC77（第77技术委员会）：1981年成立。目前有3个分会：SC77A（低频现象）、SC77B（高频现象）、SC77C（对高空核电磁脉冲的抗扰性）。

CENELEC（欧洲电工标准化委员会）：由欧共体委员会授权制订欧洲标准。EN标准中引用了很多CISPR和IEC标准，其对应关系如下：

EN55××× = CISPR标准，（例： EN55011 = CISPR Pub.11）

EN6×××× = IEC标准，（例： EN61000-4-3 = IEC61000-4-3 Pub.11）

EN50××× = CENELEC自定标准，（例： EN50801）

FCC（联邦通信委员会）全名为Federal Communications Commission：是管理电脑, 周边及通信产品等销售美国之审核授权机抅, 主要制订民用产品标准，关于电磁兼容的标准主要包括在FCC Part15和FCC Part 18中。

FCC Part 15 subpart B规定: 凡利用数位技术之电子装置或系统, 及使用或产生脉波频率超过10KHz之器材,皆须依规定进行测试认证后, 才可以在美国市场销售。

MIL-STD（美军标）：典型的是MIL-STD –461D。这个标准不仅规定了最大辐射发射和传导发射的限制，还规定了系统对辐射和传导干扰的敏感度要求。配套标准ＭＩＬ－ＳＴＤ－４６２规定了必要的测试装置。商业公司经常将ＭＩＬ－ＳＴＤ－４６１中的某些部分作为产品内部ＥＭＣ规范。

VCCI（干扰自愿控制委员会）：民间机构，其标准与CISPR和IEC一致

GB（中国国家标准）：基本采用CISPR和IEC标准，目前已发布57个。

GJB（中国军用标准）：基本采用美军标，例如GJB151A = MIL-STD –461D。

军用设备

为军用设计的电子系统必须满足ＭＩＬ－ＳＴＤ－４６１Ｄ的要求，另一个关于ＥＭＩ的军用标准是保密的ＴＥＭＰＥＳＴ计划，这是用来保证保密通信系统安全的。现在可以接收并复现出大多数电子设备政党工作时所发射的功率很低的射频信号。象对电子窃听很脆弱的ＣＲＴ终端那样的军用产品就属于ＴＥＭＰＥＳＴ的范畴。在实践中，ＴＥＭＰＥＳＴ控制设备和系统的发射，使无法解译携带信息的信号。

由于关于ＥＭＣ的法规和标准十分复杂，关于信息技术设备的相关标准总结在表１.９中。一些标准的频率范围在图１－３中标明。

CE标示: 源自欧共体各会员国(European Community)缩写的总称, 并以此为标志。规范产品是否符合欧体为保障民众安全健康以及环境保护等利益所订定之基本安全要求。

开关电源EMC产生机理及其对策

CE = EMC + LVD

EMC : 电磁干扰及电磁相容性

LVD : 低电压指令

测量场地：GB要求在开阔场地中测量，GJB要求在屏蔽半无反射室中测量，由于电磁环境日趋恶化，开阔场中的背景干扰往往严重影响测量，因此，GB测量也开始在屏蔽半无反射室中做，但要求半无反射室中的电磁场分布与开阔场近似。

天线到EUT（受试设备）的距离：GB要求为3米、10米或30米，GJB要求为1米；

测量内容：GB仅测量电场辐射发射，GJB对电场辐射和磁场辐射都要测量；

测量频率范围：GB规定的测量范围为30MHz ~ 1GHz，随着时钟频率的升高，有扩展到18GHz的趋势，GJB规定的测量频率范围为10kHz ~ 18GHz。

EUT的布置：GB和GJB都要求EUT按照实际工作状态布置（互联电缆和所连接的外部设备全部按实际状态连接），GB要求EUT放置在木制测试台上，GJB要求EUT放置在金属板上。距离地面的距离为0.8米；

检波方式：干扰测量仪的读数与检波方式有关，因此标准中都明确规定检波方式，GB要求准峰值检波，GJB要求峰值检波；

最大辐射点：与处理电磁兼容问题的原则相同，仅关心最坏情况。因此，以EUT的最大辐射值为测量结果。最大辐射值的含义有4个，第一：EUT的工作状态处于最大辐射状态，第二：EUT最大辐射面对着天线，第三：天线的极化方向为接收最大场强的方向，第四：天线的高度为接收最大场强的位置。GJB中，没有第四点的要求，即，天线的高度是固定的。

测量设备：

骚扰测量设备：用来定量计量骚扰强度的设备，可以是EMI测量接收机，也可以是频谱分析仪，频率范围要覆盖150KHz~30MHz，具有峰值、准峰值和平均值检波功能。

线路阻抗稳定网络（LISN）：由于电源端子传导发射的强度与电网的阻抗有关，因此为了使测量具有唯一性，必须在特定的阻抗条件下测量，LISN就提供了这样一个环境，GB9254标准中使用的LISN为50Ω/50μH。

接地平板：受试设备要放置在接地金属板上进行试验，该金属板比被测设备边框大0.5米，最小尺寸为2m×2m。

电快速脉冲试验模拟电网中的感性负载断开时产生的干扰。这种干扰不仅会出现在电源线上，而且会耦合到信号线上。因此，这个试验要对电源线和信号线做。设备能够通过浪涌试验，并不意味着也能通过电快速脉冲试验。一方面是因为后者的频率成份远高于前者，具备不同的干扰机理，令一方面是因为电快速脉冲试验中施加的干扰是重复性，这对电路具有一种积分效应，是电路中的积分型抗干扰电路实效。

频谱分析仪能够快速地在较宽的频率范围内扫描，因此是诊断电磁干扰发射的方便工具。使

开关电源EMC产生机理及其对策

用频谱分析仪时需要注意的问题：频谱分析仪不能观测瞬间干扰，如静电放电、雷电等；频谱分析仪的扫描时间不能设置得太短，即不能使扫描速度太快；从频谱分析仪屏幕上读取频率与幅度数据时，其精度与频谱仪的扫描范围有关，范围越窄，精度越高；当输入信号过大时，频谱分析仪会发生过载，使读取的幅度数据比实际的小，用输入衰减器可以避免过载；减小频谱仪的中频带宽可以提高仪器的灵敏度（和选择性），但扫描时间会更长；宽带信号的幅度会随着中频分辨带宽的增加而增加。

电磁干扰(EMI)接收机是另一种测量电磁干扰的设备，许多人在选购仪器时搞不懂接收机与频谱仪之间的区别，下面做一简单比较：

所有的接收机都标准配置预选器（频谱仪需要选配），能够有效地抑制带外噪声；所有的接收机用基频混频方式（频谱仪使用基频和谐频混频），具有较高的灵敏度；接收机的中频滤波器为矩形（频谱仪的中频滤波器为高斯形），具有更好的选择性；接收机适合于正式测量，不适合于诊断。

EMC试验室有华测（CTI）、SGS、信测、信华、华通威、冠准、莫特、广州ETL、广州五所、东莞经续、东莞沃特、厚街北南、长安世鸿、长安硕信(ATT)、大朗信宝、塘夏欧标、摩尔实验室、经续检验技术有限公司等。像美国的FCC只测EMI中的辐射和传导，不测EMS。有些国家EMI和EMS是分开测的，有些国家是一起像CCC认证CE认证。现在很多电器类产品做CE还要加测电磁波骚扰EMF，标准是EN-50336。电源EMI技术就算能达到标准，有的产品要求要达一定的湿度测试。在深圳湿试控制都比较难做。深圳几家大实验室，都比较难，空间问题。EMI不只包括传导，辐射，电流谐波与电压闪烁也是EMI的部分。谐波和闪烁是设备对外的，而不是外界对设备的，所以是EMI，不是EMS。

开关电源电磁干扰的产生机理及其传播途径

功率开关器件的高额开关动作是导致开关电源产生电磁干扰(EMI)的主要原因。开关频率的提高一方面减小了电源的体积和重量，另一方面也导致了更为严重的EMI问题。开关电源工作时，其内部的电压和电流波形都是在非常短的时间内上升和下降的，因此，开关电源本身是一个噪声发生源。开关电源产生的干扰，按噪声干扰源种类来分,可分为尖峰干扰和谐波干扰两种;若按耦合通路来分,可分为传导干扰和辐射干扰两种。使电源产生的干扰不至于对电子系统和电网造成危害的根本办法是削弱噪声发生源，或者切断电源噪声和电子系统、电网之间的耦合途径。现在按噪声干扰源来分别说明：

1、二极管的反向恢复时间引起的干扰

交流输入电压经功率二极管整流桥变为正弦脉动电压，经电容平滑后变为直流，但电容电流的波形不是正弦波而是脉冲波。由电流波形可知，电流中含有高次谐波。大量电流谐波分量流入电网，造成对电网的谐波污染。另外，由于电流是脉冲波，使电源输入功率因数降低。

高频整流回路中的整流二极管正向导通时有较大的正向电流流过，在其受反偏电压而转向截止时，由于PN结中有较多的载流子积累，因而在载流子消失之前的一段时间里，电流会反向流动，致使载流子消失的反向恢复电流急剧减少而发生很大的电流变化(di/dt)。

开关电源EMC产生机理及其对策

2、开关管工作时产生的谐波干扰

功率开关管在导通时流过较大的脉冲电流。例如正激型、推挽型和桥式变换器的输入电流波形在 阻性负载时近似为矩形波,其中含有丰富的高次谐波分量。当采用零电流、零电压开关时,这种谐 波干扰将会很小。另外,功率开关管在截止期间,高频变压器绕组漏感引起的电流突变,也会产生 尖峰干扰。

3、交流输入回路产生的干扰

无工频变压器的开关电源输入端整流管在反向恢复期间会引起高频衰减振荡产生干扰。开关电源产生的尖峰干扰和谐波干扰能量，通过开关电源的输入输出线传播出去而形成的干扰称之为传导干扰；而谐波和寄生振荡的能量，通过输入输出线传播时，都会在空间产生电场和磁场。这种通过电磁辐射产生的干扰称为辐射干扰。

4、其他原因

元器件的寄生参数，开关电源的原理图设计不够完美，印刷线路板（PCB）走线通常采用手工布 置，具有很大的随意性，PCB的近场干扰大，并且印刷板上器件的安装、放置，以及方位的不合理都会造成EMI干扰。这增加了PCB分布参数的提取和近场干扰估计的难度。

Flyback 架构noise 在频谱上的反应

0.15 MHz处产生的振荡是开关频率的3次谐波引起的干扰。

0.2 MHz处产生的振荡是开关频率的4次谐波和Mosfet 振荡2（190.5KHz）基波的迭加，引起的干扰;所以这部分较强。

0.25 MHz处产生的振荡是开关频率的5次谐波引起的干扰;

0.35 MHz处产生的振荡是开关频率的7次谐波引起的干扰;

0.39 MHz处产生的振荡是开关频率的8次谐波和Mosfet 振荡2（190.5KHz）基波的迭加引起的干扰;

1.31MHz处产生的振荡是Diode 振荡1（1.31MHz）的基波引起的干扰;

3.3 MHz处产生的振荡是Mosfet 振荡1（3.3MHz）的基波引起的干扰;

开关管、整流二极管的振荡会产生较强的干扰

设计开关电源时防止EMI的措施:

1.把噪音电路节点的PCB铜箔面积最大限度地减小;如开关管的漏极、集电极，初次级绕组的节点，等。

开关电源EMC产生机理及其对策

2.使输入和输出端远离噪音元件，如变压器线包，变压器磁芯，开关管的散热片，等等。

3.使噪音元件（如未遮蔽的变压器线包，未遮蔽的变压器磁芯，和开关管，等等）远离外壳边缘，因为在正常操作下外壳边缘很可能靠近外面的接地线。

4.如果变压器没有使用电场屏蔽，要保持屏蔽体和散热片远离变压器。

5.尽量减小以下电流环的面积：次级（输出）整流器，初级开关功率器件，栅极（基极）驱动线路，辅助整流器。

6.不要将门极（基极）的驱动返馈环路和初级开关电路或辅助整流电路混在一起。

7.调整优化阻尼电阻值，使它在开关的死区时间里不产生振铃响声。

8.防止EMI滤波电感饱和。

9.使拐弯节点和 次级电路的元件远离初级电路的屏蔽体或者开关管的散热片。

10.保持初级电路的摆动的节点和元件本体远离屏蔽或者散热片。

11.使高频输入的EMI滤波器靠近输入电缆或者连接器端。

12.保持高频输出的EMI滤波器靠近输出电线端子。

13.使EMI滤波器对面的PCB板的铜箔和元件本体之间保持一定距离。

14.在辅助线圈的整流器的线路上放一些电阻。

15.在磁棒线圈上并联阻尼电阻。

16.在输出RF滤波器两端并联阻尼电阻。

17.在PCB设计时允许放1nF/ 500 V陶瓷电容器或者还可以是一串电阻，跨接在变压器的初级的静端和辅助绕组之间。

18.保持EMI滤波器远离功率变压器;尤其是避免定位在绕包的端部。

19.在PCB面积足够的情况下, 可在PCB上留下放屏蔽绕组用的脚位和放RC阻尼器的位置，RC阻尼器可跨接在屏蔽绕组两端。

20.空间允许的话在开关功率场效应管的漏极和门极之间放一个小径向引线电容器（米勒电容，10皮法/ 1千伏电容）。

开关电源EMC产生机理及其对策

21.空间允许的话放一个小的RC阻尼器在直流输出端。

22.不要把AC插座与初级开关管的散热片靠在一起。

开关电源EMI的特点

作为工作于开关状态的能量转换装置，开关电源的电压、电流变化率很高，产生的干扰强度较大；干扰源主要集中在功率开关期间以及与之相连的散热器和高平变压器，相对于数字电路干扰源的位置较为清楚；开关频率不高（从几十千赫和数兆赫兹），主要的干扰形式是传导干扰和近场干扰；而印刷线路板(PCB)走线通常采用手工布线，具有更大的随意性，这增加了PCB分布参数的提取和近场干扰估计的难度。

1MHZ以内----以差模干扰为主,增大X电容就可解决

1MHZ---5MHZ---差模共模混合,采用输入端并一系列X电容来滤除差摸干扰并分析出是哪种干扰超标并解决;

5M---以上以共摸干扰为主,采用抑制共摸的方法.对于外壳接地的,在地线上用一个磁环绕2圈会对10MHZ以上干扰有较大的衰减(diudiu2006);对于25--30MHZ不过可以采用加大对地Y电容、在变压器外面包铜皮、改变PCB LAYOUT、输出线前面接一个双线并绕的小磁环,最少绕10圈、在输出整流管两端并RC滤波器.30---50MHZ

普遍是MOS管高速开通关断引起,可以用增大MOS驱动电阻,RCD缓冲电路采用1N4007慢管,VCC供电电压用1N4007慢管来解决.100---200MHZ 普遍是输出整流管反向恢复电流引起,可以在整流管上串磁珠

100MHz-200MHz之间大部分出于PFC MOSFET及PFC 二极管,现在MOSFET及PFC二极管串磁珠有效果,水平方向基本可以解决问题,但垂直方向就很无奈了

开关电源的辐射一般只会影响到100M 以下的频段.也可以在MOS,二极管上加相应吸收回路,但效率会有所降低。

1MHZ 以内----以差模干扰为主

1.增大X 电容量；

2.添加差模电感；

3.小功率电源可采用PI 型滤波器处理(建议靠近变压器的电解电容可选用较大些)。

1MHZ---5MHZ---差模共模混合，采用输入端并联一系列X 电容来滤除差摸干扰并分析出是哪种干扰超标并以解决，开关电源EMC产生机理及其对策

1.对于差模干扰超标可调整X 电容量,添加差模电感器，调差模电感量;

2.对于共模干扰超标可添加共模电感,选用合理的电感量来抑制；

3.也可改变整流二极管特性来处理一对快速二极管如FR107 一对普通整流二极管1N4007。

5M---以上以共摸干扰为主，采用抑制共摸的方法。

对于外壳接地的，在地线上用一个磁环串绕2-3 圈会对10MHZ 以上干扰有较大的衰减作用;可选择紧贴变压器的铁芯粘铜箔, 铜箔闭环.处理后端输出整流管的吸收电路和初级大电路并联电容的大小。

对于20--30MHZ，1.对于一类产品可以采用调整对地Y2 电容量或改变Y2 电容位置；

2.调整一二次侧间的Y1 电容位置及参数值；

3.在变压器外面包铜箔；变压器最里层加屏蔽层；调整变压器的各绕组的排布。

4.改变PCB LAYOUT；

5.输出线前面接一个双线并绕的小共模电感；

6.在输出整流管两端并联RC 滤波器且调整合理的参数；

7.在变压器与MOSFET 之间加BEAD CORE；

8.在变压器的输入电压脚加一个小电容。

9.可以用增大MOS 驱动电阻.30---50MHZ 普遍是MOS 管高速开通关断引起，1.可以用增大MOS 驱动电阻；

2.RCD 缓冲电路采用1N4007 慢管；

3.VCC 供电电压用1N4007 慢管来解决；

4.或者输出线前端串接一个双线并绕的小共模电感；

5.在MOSFET 的D-S 脚并联一个小吸收电路；

开关电源EMC产生机理及其对策

6.在变压器与MOSFET 之间加BEAD CORE；

7.在变压器的输入电压脚加一个小电容；

8.PCB 心LAYOUT 时大电解电容，变压器，MOS 构成的电路环尽可能的小；

9.变压器，输出二极管，输出平波电解电容构成的电路环尽可能的小。

50---100MHZ 普遍是输出整流管反向恢复电流引起，1.可以在整流管上串磁珠；

2.调整输出整流管的吸收电路参数；

3.可改变一二次侧跨接Y电容支路的阻抗,如PIN脚处加BEAD CORE或串接适当的电阻；

4.也可改变MOSFET，输出整流二极管的本体向空间的辐射（如铁夹卡MOSFET;铁夹卡DIODE，改变散热器的接地点）。

5.增加屏蔽铜箔抑制向空间辐射.200MHZ 以上 开关电源已基本辐射量很小，一般可过EMI 标准。

第五篇：通信开关电源的EMI／EMC设计

通信开关电源的EMI／EMC设计 引言

通信开关电源一般都采用脉冲宽度调制(PWM)技术，其特点是频率高、效率高、功率密度高、可靠性高，另外还有体积小、重量轻、具有远程监控等优点，因此被广泛地应用于程控交换、光数据传输、无线基站、有线电视系统及IP网络中，是信息技术设备正常工作的核心动力。然而，由于其开关器件工作在高频通断状态，高频的快速瞬变过程本身就是电磁干扰(EMD)源，他产生的电磁干扰EMI信号有很宽的频率范围，又有一定的幅度，经传导和辐射会污染电磁环境，对通信设备和电子产品造成干扰。同时，通信开关电源要有很强的抗电磁干扰的能力，特别是对雷击、浪涌、电网电压、电场、磁场、电磁波、静电放电、脉冲串、电压跌落、射频电磁场传导抗扰性、辐射抗扰性、传导发射、辐射发射等项目需要满足有关EMC标准的规定。开关电源引起电磁兼容性的原因

通信开关电源因工作在高电压大电流的开关工作状态下，其引起电磁兼容性问题的原因是相当复杂的。按耦合通路来分，可分为传导干扰和辐射干扰两种；按照干扰信号对于电路作用的形态不同，可将电源系统内的干扰分为共模干扰和差模干扰两种。通常，线路电源线上的任何传导干扰信号，都

可表示成共模和差模干扰两种方式。

在开关电源中，主功率开关管在高电压、大电流或以高频开关方式工作下，开关电压及开关电流的波形在阻性负载时近似为方波，其中含有丰富的高次谐波分量。由于电压差可以产生电场、电流的流动可以产生磁场，以及丰富的谐波电压电流的高频部分在设备内部产生电磁场，从而造成设备内部工作的不稳定，使设备的性能降低。同时，由于电源变压器的漏电感及分布电容，以及主功率开关器件的工作状态非理想，在高频开或关时，常常产生高频高压的尖峰谐波振荡，该谐波振荡产生的高次谐波，通过开关管与散热器问的分布电容传人内部电路或通过散热器及变压器向空间辐射。

如图1所示，电网中含有的共模和差模噪声对开关电源产生干扰，开关电源在受到电磁干扰的同时也对电网其他设备以及负载产生电磁干扰，例如返回噪声、输出噪声和辐射干扰等。进行开关电源EMI／EMC设计时，一方面要防止开关电源对电网和附近的电子设备产生干扰；另一方面要加强开关电源本身对电磁干扰环境的适应能力。下面用等效电路分别介绍共模和差模干扰产生的原因及路径。

如图2所示，当开关管转为“关”时，集电极与发射极间的电压快速上升达500 V，他产生的电流经集电极与地之间的分布电容返回整流桥，这个按开关频率工作的脉冲串电流是共模噪声。这个电压会引起共模电流Icm2向CP2充电和共模电流Icm1向CP1充电，其中CP1为变压器初、次级之间的分布电容，CP2为开关电源与散热器之间的分布电容(即开关管集电极与地之间的分布电容)。则线路中共模电流总大小为Icm1+Icm2。如图3所示，当开关管转为“开”时，储能电容Cs的能量由AC电网和整流桥提供，他被开关管变换器的快速开关频率所变换，并通过变压器形成脉冲电流IL，他具有非常丰富的开关频率谐波。储能电容不是一个纯电容，他有串联电阻和电感。当整流桥处开关管“开”时，在AC电网端，IL会产生一个由电容的L，R，C所呈现的阻抗电压，这就是开关电源产生差模发射源的原理。差模电流Idm和信号电流IL沿着导线、变压器初级、开关管组成的回路流通。开关电源的电磁兼容性设计

电磁兼容性(Electromagnetic Compatibility，EMC)是指在有限的空间、时间和频谱范围内，各种电气设备共存而不引起性能的下降。形成电磁干扰的三要素是干扰源、传播途径和受扰设备，因而，抑制电磁干扰也应该从这3个方面着手。首先应该抑制干扰源，直接消除干扰原因；其次是消除干扰源和受扰设备之间的耦合和辐射，切断电磁干扰的传播途径；第三是提高受扰设备的抗扰能力，降低其对噪声的敏感度。目前抑制开关电源EMI的几种措施基本上都是用切断电磁干扰源和受扰设备之间的耦合通道，常用的方法是屏蔽和滤波，他们的确是行之有效的办法。

3.1 无源补偿滤波技术

滤波是抑制传导干扰的一种很好的办法。在电源输入端接上滤波器，即可以抑制开关电源产生并向电网反馈的干扰，也可以抑制来自电网的噪声对电源本身的侵害。开关电源的工作频率一般在10～130 kHz，对开关电源产生的高频段EMI信号，只要选择相应的去耦电路或网络结构较为简单的EMI滤波器，就能达到理想的滤波效果。干扰抑制电路如图4所示，CX1和CX2叫做差模电容，L1叫做共模电感，CY1和CY2叫做共模电容。电阻R用于消除可能在滤波器中出现的静电积累。IEC-380安全技术条件标准的8.8部分指出，若CX>0.1 μF则R=t／2.2C(t=1 s，C=2CX μF)。由这些集中参数元件构成无源低通网络，抑制开关电源产生的向电网反馈的传导干扰，同时抑制来自电网的噪声对开关电源本身的侵害，为了使通过滤波电容C流入地的漏电流维持在安全范围内，CX=0.1～0.2 μF，CY的值一般适合取在0.1～0.33μF之间，不宜过大，相应的扼流线圈L应选大些，一般适合取在0.5μH～8 mH之间，这样既符合安全要求，又能抑制电磁干扰。

共模电感L1是在同一个磁环上由绕向相反、匝数相同的两个绕组构成。使滤波器接入电路后，两只线圈内电流产生的磁通在磁环内相互抵消，不会使磁环达到磁饱和状态，从而使两只线圈的电感值保持不变。通常使用环形磁芯，漏磁小，效率高。但是绕线困难，如磁环的材料不可能做到绝对均匀，两个线圈的绕制也不可能完全对称等，使得两个绕组的电感量是不相等的，于是，形成差模电感。所以，一般电路中不必再设置独立的差模电感了。共模电感的差值电感与电容CX1及CX2构成了一个Ⅱ型滤波器。这种滤波器对差模干扰有较好的衰减。除了共模电感以外，图4中的电容CY1及CY2也是用来滤除共模干扰的。共模滤波的衰减在低频时主要由电感器起作用，而在高频时大部分由电容CY1及CY2起作用。电容CY的选择要根据实际情况来定，由于电容CY接于电源线和地线之间，承受的电压比较高，所以，需要有高耐压、低漏电流特性。

使用LC滤波电路，可根据公式计算电路的谐振频率，调整电感、电容，使谐振频率与干扰频率相近或接近干扰频率的中心频率。对频率很高的电磁干扰，可以使用三端电容或穿心电容进行滤波。

3.2 屏蔽技术

屏蔽是抑制开关电源辐射干扰的有效方法。一般分为两类：一类是静电屏蔽，主要用于防止静电场和恒定磁场的影响；另一类是电磁屏蔽，主要用于防止交变电场，交变磁场以及交变电磁场的影响。可以用导电性能良好的材料对电场进行屏蔽，用磁导率高的材料对磁场进行屏蔽。实际应用中，主要是应用于隔离变压器。变压器绕组间的交叉耦合电容为共模噪声流过整个系统提供了通路。这一交叉耦合电容可以在变压器结构中采用法拉第屏蔽(Faraday shield)来减小。法拉第屏蔽简单来说就是用铜箔或铝箔包绕在原方和副方绕组之间形成一个静电屏蔽层隔离区并接地，以减小交叉耦合电容。

图5为变压器原边绕组和副边绕组。其中N1A，N1B是原边绕组，分两次绕；N2A，N2B是副边绕组；N3，N4分别是辅助绕组；SCREEN为铜箔屏蔽。安规上一般要求散热器接地，那么开关管漏极与散热器之间的寄生电容就为共模噪声提供了通路，可以在漏极和散热器之间加一铜箔或铝箔并接地以减小此寄生电容。采用磁屏蔽效果比较好的铁氧体磁芯如PQ型或者P型来制作变压器可以很大程度上减小变压器漏磁从而减小原副方绕组漏感，有效抑制了EMI的传播。

结 语

随着开关电源不断向高频化发展，其抗干扰问题显得越发重要。在开发和设计开关电源中，如何有效抑制开关电源的电磁干扰，同时提高开关电源本身对电磁干扰的抗干扰能力是一个重要课题。几种抗干扰措施既相互独立又相互联系，必须同时采用多种措施才能达到良好的抗干扰效果。