第一篇：如何通俗理解开关电源EMI
教你如何通俗理解开关电源EMI 解释以下名词：
传导干扰：也就是噪音通过导线传递的方式。辐射干扰：也就是噪音通过空间辐射的方式传递。
差模干扰：由于电路中的自身电势差，电流所产成的干扰，比如火线和零线，正极和负极。
共模干扰：由于电路和大地之间的电势差，电流所产生的干扰。通常我们去实验室测试的项目：
传导发射：测试你的电源通过传导发射出去的干扰是否合格。辐射发射：测试你的电源通过辐射发射出去的干扰是否合格。传导抗扰：在具有传导干扰的环境中，你的电源能否正常工作。辐射抗扰：在具有辐射干扰的环境中，你的电源能否正常工作。首先来看，噪音的源头：
任何周期性的电压和电流都能通过傅立叶分解的方法，分解为各种频率的正弦波。
所以在测试干扰的时候，需要测试各种频率下的噪音强度。那么在开关电源中，这些噪音的来源是什么呢？
开关电源中，由于开关器件在周期性的开合，所以，电路中的电流和电压也是周期性的在变化。那么那些变化的电流和电压，就是噪音的真正源头。那么有人可能会问，我的开关频率是100KHz的，但是为什么测试出来的噪音，从几百K到几百M都有呢？
我们把同等有效值，同等频率的各种波形做快速傅立叶分析：
蓝色： 正弦波 绿色： 三角波 红色： 方波
可以看到，正弦波只有基波分量，但是三角波和方波含有高次谐波，谐波最大的是方波。
也就是说如果电流或者电压波形，是非正弦波的信号，都能分解出高次谐波。那么如果同样的方波，但是上升下降时间不同，会怎样呢。同样是100KHz的方波
红色：上升下降时间都为100ns 绿色：上升下降时间都为500ns 可以看到红色的高次谐波明显大于绿色。我们继续分析下面两种波形，A: 有严重高频震荡的方波，比如MOS，二极管上的电压波形。B:用吸收电路，把方波的高频振荡吸收一下。
分别做快速傅立叶分析：
可以看到在振荡频率（大概30M）之后，A波形的谐波，要大于B波形。再来看，下面的波形，一个是具有导通尖峰的电流波形，一个没有导通尖峰。
对两个波形做傅立叶分析：
可以看到红色波形的高次谐波，要大于绿色波形，继续对两个波形，作分析 红色: 固定频率的信号，绿色：具有稍微频率抖动的信号
可以看到，频率抖动，可以降低低频段能量。进一步，放大低频段的频谱能量：
可以看到，频率抖动就是把频谱能量分散了，而固定频率的频谱能量，集中在基波的谐波频率点，所以峰值比较高，容易超标。最后稍微总结一下，如果从源头来抑制EMI。1.对于开关频率的选择，比如传导测试150K-30M,那么在条件容许的情况下，可选择130K之类的开关频率，这样基波频率可以避开测试。
2.采用频率抖动的技术。频率抖动可以分散能量，对低频段的EMI有好处。3.适当降低开关速度，降低开关速度，可以降低开关时刻的di/dt,dv/dt。对高频段的EMI有好处。
4.采用软开关技术，比如PSFB，AHB之类的ZVS可以降低开关时刻的di/dt,dv/dt。对高频段的EMI有好处。而LLC等谐振技术，可以让一些波形变成正弦波，进一步降低EMI。
5.对一些振荡尖峰做吸收，这些管子上的振荡，往往频率很高，会发射很大的EMI.6.采用反向恢复好的二极管，二极管的反向恢复电流，不但会带来高di/dt.还会和漏感等寄生电感共同造成高的dv/dt.但事实上，开关电源是EMI发射源无法根本解决。而且一些从源头抑制EMI的方法同时会降低效率，所以从传播途径来抑制EMI显得尤为重要。
下面来看一下传播途径，这个是poon & Pong 两位教授总结的传播途径，比较的直观全面。（电源网原创转载请注明出处）
第二篇：开关电源EMI设计经验
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.开关电源的EMI源
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
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）高频变压器
高频变压器的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）整流二极管
整流二极管的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，并进行合理布局；
（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
4.高频变压器漏感的控制
高频变压器的漏感是功率开关管关断尖峰电压产生的重要原因之一，因此，控制漏感成为解决高频变压器带来的EMI首要面对的问题。
减小高频变压器漏感两个切入点：电气设计、工艺设计！
（1）选择合适磁芯，降低漏感。漏感与原边匝数平方成正比，减小匝数会显著降低漏感。
（2）减小绕组间的绝缘层。现在有一种称之为“黄金薄膜”的绝缘层，厚度20～100um，脉冲击穿电压可达几千伏。
（3）增加绕组间耦合度，减小漏感。5.高频变压器的屏蔽
为防止高频变压器的漏磁对周围电路产生干扰，可采用屏 蔽带来屏蔽高频变压器的漏磁场。屏蔽带一般由铜箔制作，绕在变压器外部一周，并进行接地，屏蔽带相对于漏磁场来说是一个短路环，从而抑制漏磁场更大范围的 泄漏。
高频变压器，磁心之间和绕组之间会发生相对位移，从而导致高频变压器在工作中产生噪声（啸叫、振动）。为防止该噪声，需要对变 压器采取加固措施：
（1）用环氧树脂将磁心（例如EE、EI磁心）的三个接触面进行粘接，抑制相对位移的产生；
（2）用“玻璃珠”（Glass beads）胶合剂粘结磁心，效果更好。
第三篇：开关电源EMI设计经验
开关电源EMI设计经验
2010-05-24 来源：工控商务网 浏览：56 [推荐朋友] [打印本稿] [字体：大 小] 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。
一、开关电源的EMI源
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
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、高频变压器
高频变压器的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、整流二极管
整流二极管的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。
二、开关电源EMI传输通道分类
1、传导干扰的传输通道 1.1、容性耦合 1.2、感性耦合 1.3、电阻耦合
1.3.1、公共电源内阻产生的电阻传导耦合 1.3.2、公共地线阻抗产生的 电阻传导耦合 1.3.3、公共线路阻抗产生的电阻传导耦合
2、辐射干扰的传输通道
2.1、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； 2.2、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）；
2.3、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。
三、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，并进行合理布局；
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。
2.1、减小dv/dt和di/dt（降 低其峰值、减缓其斜率）2.2、压敏电阻的合理应用，以降低浪涌电压 2.3、阻尼网络抑制过冲
2.4、采用软恢复特 性的二极管，以降低高频段EMI 2.5、有源功率因数校正，以及其他谐波校正技术 2.6、采用合理设计的电源线滤波器 2.7、合理的接地处理 2.8、有效的屏蔽措施 2.9、合理的PCB设计
四、高频变压器漏感的控制
高频变压器的漏感是功率开关管关断尖峰电压产生的重要原因之一，因此，控制漏感成为解决高频变压器带来的EMI首要面对的问题。
减小高频变压器漏感两个切入点：电气设计、工艺设计！
1、选择合适磁芯，降低漏感。漏感与原边匝数平方成正比，减小匝数会显著降低漏感。
2、减小绕组间的绝缘层。现在有一种称之为“黄金薄膜”的绝缘层，厚度20～100um，脉冲击穿电压可达几千伏。
3、增加绕组间耦合度，减小漏感。
五、高频变压器的屏蔽 为防止高频变压器的漏磁对周围电路产生干扰，可采用屏 蔽带来屏蔽高频变压器的漏磁场。屏蔽带一般由铜箔制作，绕在变压器外部一周，并进行接地，屏蔽带相对于漏磁场来说是一个短路环，从而抑制漏磁场更大范围的泄漏。
高频变压器，磁心之间和绕组之间会发生相对位移，从而导致高频变压器在工作中产生噪声（啸叫、振动）。为防止该噪声，需要对变压器采取加固措施：
1、用环氧树脂将磁心（例如EE、EI磁心）的三个接触面进行粘接，抑制相对位移的产生；
2、用“玻璃珠”（Glass beads）胶合剂粘结磁心，效果更好。
第四篇：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。
第五篇：开关电源EMI整改频段干扰原因及抑制办法（最终版）
开关电源EMI整改频段干扰原因及抑制办法
开关电源EMI整改中，关于不同频段干扰原因及抑制办法：
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，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。
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PCBLAYOUT；
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BEADCORE；
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； 6.在变压器与MOSFET之间加BEADCORE； 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BEADCORE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.补充说明:
开关电源高频变压器初次间一般是屏蔽层的,以上未加缀述.开关电源是高频产品,PCB的元器件布局对EMI.,请密切注意此点.开关电源若有机械外壳,外壳的结构对辐射有很大的影响.请密切注意此点.主开关管,主二极管不同的生产厂家参数有一定的差异,对EMC有一定的影响.200MHZ以上开关电源已基本辐射量很小，一般可过EMI标准
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