開(kāi)關(guān)電源EMI設計經(jīng)驗

1、開(kāi)關(guān)電源的EMI源

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

（1）功率開(kāi)關(guān)管

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

（2）高頻變壓器

高頻變壓器的EMI來(lái)源集中體現在漏感對應的di/dt快速循環(huán)變換，因此高頻變壓器是磁場(chǎng)耦合的重要干擾源。

（3）整流二極管

整流二極管的EMI來(lái)源集中體現在反向恢復特性上，反向恢復電流的斷續點(diǎn)會(huì )在電感（引線(xiàn)電感、雜散電感等）產(chǎn)生高 dv/dt，從而導致強電磁干擾。

（4）PCB

準確的說(shuō)，PCB是上述干擾源的耦合通道，PCB的優(yōu)劣，直接對應著(zhù)對上 述EMI源抑制的好壞。

2、開(kāi)關(guān)電源EMI傳輸通道分類(lèi)

（一） 傳導干擾的傳輸通道

（1）容性耦合

（2）感性耦合

（3）電阻耦合

a.公共電源內阻產(chǎn)生的電阻傳導耦合

b.公共地線(xiàn)阻抗產(chǎn)生的電阻傳導耦合

c.公共線(xiàn)路阻抗產(chǎn)生的電阻傳導耦合

（二） 輻射干擾的傳輸通道

（1）在開(kāi)關(guān)電源中，能構成輻射干擾源的元器件和導線(xiàn)均可以被假設為天線(xiàn)，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(kāi)關(guān)管可以假設為電偶極子，電感線(xiàn)圈可以假設為磁偶極子；

（2）沒(méi)有屏蔽體時(shí)，電偶極子、磁偶極子，產(chǎn)生的電磁波傳輸通道為空氣（可以假設為自由空間）；

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

3、開(kāi)關(guān)電源EMI抑制的9大措施

在開(kāi)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(shí)現開(kāi)關(guān)電源的EMC設計技術(shù)措施主要基于以下兩點(diǎn)：

（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(guò)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(kāi)來(lái)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）壓敏電阻的合理應用，以降低浪涌電壓

（3）阻尼網(wǎng)絡(luò )抑制過(guò)沖

（4）采用軟恢復特 性的二極管，以降低高頻段EMI

（5）有源功率因數校正，以及其他諧波校正技術(shù)

（6）采用合理設計的電源線(xiàn)濾波器

（7）合理的接地處理

（8）有效的屏蔽措施

（9）合理的PCB設計

4、高頻變壓器漏感的控制

高頻變壓器的漏感是功率開(kāi)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(lái)的EMI首要面對的問(wèn)題。

減小高頻變壓器漏感兩個(gè)切入點(diǎn)：電氣設計、工藝設計！

（1）選擇合適磁芯，降低漏感。漏感與原邊匝數平方成正比，減小匝數會(huì )顯著(zhù)降低漏感。

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

（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?chē)娐樊a(chǎn)生干擾，可采用屏 蔽帶來(lái)屏蔽高頻變壓器的漏磁場(chǎng)。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(chǎng)來(lái)說(shuō)是一個(gè)短路環(huán)，從而抑制漏磁場(chǎng)更大范圍的泄漏。

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

（1）用環(huán)氧樹(shù)脂將磁心（例如EE、EI磁心）的三個(gè)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）膠合劑粘結磁心，效果更好。