分析：開(kāi)關(guān)電源EMC和濾波器電磁兼容整改問(wèn)題對策（二）

三、針對高頻開(kāi)關(guān)電源電磁騷擾的電磁兼容設計

（1）開(kāi)關(guān)電源入口加電源濾波器，抑制開(kāi)關(guān)電源所產(chǎn)生的高次諧波。

（2）輸入輸出電源線(xiàn)上加鐵氧體磁環(huán)，一方面抑制電源線(xiàn)內的高頻共模，另一方面減小通過(guò)電源線(xiàn)輻射的騷擾能量。

（3）電源線(xiàn)盡可能靠近地線(xiàn)，以減小差模輻射的環(huán)路面積；把輸入交流電源線(xiàn)和輸出直流電源線(xiàn)分開(kāi)走線(xiàn)，減小輸入輸出間的電磁耦合；信號線(xiàn)遠離電源線(xiàn)，靠近地線(xiàn)走線(xiàn)，并且走線(xiàn)不要過(guò)長(cháng)，以減小回路的環(huán)面積；PCB板上的線(xiàn)條寬度不能突變，拐角采用圓弧過(guò)渡，盡量不采用直角或尖角。

（4）對芯片和MOS開(kāi)關(guān)管安裝去耦電容，其位置盡可能地靠近并聯(lián)在器件的電源和接地管腳。

（5）由于接地導線(xiàn)存在Ldi/dt，PCB板和機殼間接地采用銅柱連接，對不適合用銅柱連接的采用較粗的導線(xiàn)，并就近接地。

（6）在開(kāi)關(guān)管以及輸出整流二極管兩端加RC吸收電路，吸收浪涌電壓。

四、高頻開(kāi)關(guān)電源電磁騷擾測試曲線(xiàn)

在3m法電波暗室對試驗樣機進(jìn)行測試，其L、N線(xiàn)的傳導騷擾檢測曲線(xiàn)如圖2、3所示，輻射騷擾的垂直極化掃描曲線(xiàn)如圖4、5所示。

根據鐵路客運專(zhuān)線(xiàn)標準規定，傳導騷擾限值和輻射騷擾限值如表1、2所示。

本開(kāi)關(guān)電源 通過(guò)了傳導騷擾的測試，測試波形如圖2、3所示。輻射騷擾高頻段230～1000MHz也測試合格，如圖5所示。只是在30～200MHz頻段范圍內的垂直極化指標超標， 超標20dB，如圖4所示。

由測試結果可以看出，通過(guò)電磁兼容設計在傳導騷擾抑制方面取得了良好效果，在高頻段輻射騷擾的設計也達到了預期效果，下面還需對在30～200MHz頻段范圍內的輻射騷擾進(jìn)行改進(jìn)設計。

由圖4可以看出，本開(kāi)關(guān)電源存在輻射騷擾超標的現象，為了抑制電磁騷擾而使用鐵氧體元件，價(jià)格便宜，效果明顯。

鐵氧體元件等效電路是電感L和電阻R組成的串聯(lián)電路，L和R都是頻率的函數。低頻時(shí)，R很小，L起主要作用，電磁騷擾被反射而受到抑制；高頻時(shí)，R增大，電磁騷擾被吸收并轉換成熱能，使高頻騷擾大大衰減。不同的鐵氧體抑制元件，有不同的 抑制頻率范圍?？傊?，選擇和安裝鐵氧體元件可參照如下幾條：

（1）鐵氧體的體積越大，抑制效果越好；

（2）在體積一定時(shí)，長(cháng)而細的形狀比短而粗的抑制效果好；

（3）內徑越小抑制效果也越好；

（4）橫截面越大，越不易飽和；

（5）磁導率越高，抑制的頻率就越低；

（6）鐵氧體抑制元件應當安裝在靠近騷擾源的地方；

（7）在輸入、輸出導線(xiàn)上安裝時(shí)，應盡量靠近屏蔽殼的進(jìn)、出口處。

根據上面對高頻開(kāi)關(guān)電源騷擾源和鐵氧體元件的分析，決定在靠近騷擾源的地方套磁珠與磁環(huán)。

圖1a中電容C1的接地端套鐵氧體磁珠（φ3.5×φ1.3×3.5），圖1b中整流二極管D1和D2使用肖特基二極管，其陽(yáng)極套鐵氧體磁珠（φ3.5×φ1.3×3.5），直流輸出線(xiàn)纜用鐵氧體磁環(huán)（φ13.5×φ7.5×7）繞兩圈且靠近出口處。經(jīng)過(guò)處理后重新測試，其掃描曲線(xiàn)如圖6所示。

由此可見(jiàn)，大部分頻段的輻射騷擾已被抑制到標準要求以下，但在頻率81、138、165kHz附近處仍然超標。

根據對開(kāi)關(guān)電源電磁騷擾源的分析可知，在圖1b電路中高頻變壓器T1也是一個(gè)騷擾源。為了阻止高頻變壓器產(chǎn)生的騷擾信號以輻射方式發(fā)射，把變壓器的外殼用屏蔽材料銅箔環(huán)繞一圈構成一回路加以屏蔽，以切斷變壓器通過(guò)空間耦合形成的輻射騷擾傳播途徑。

并且為了減少因變壓器側開(kāi)通時(shí)電流瞬間突變產(chǎn)生的di／dt騷擾，在變壓器T1的 側串進(jìn)1個(gè)電感，以減小器件的開(kāi)通損耗，降低輻射騷擾信號。經(jīng)過(guò)整改后，輻射騷擾大大下降，再次對本電源輻射騷擾進(jìn)行測試，完全達到了標準要求，其測試結果如圖7所示。

五、結語(yǔ)

隨著(zhù)時(shí)代的發(fā)展，越來(lái)越多的電子、電氣設備或系統產(chǎn)品都需要進(jìn)行檢驗檢測，其中EMC測試是必備的檢驗檢測指標之一。但EMC測試項目費用較貴，EMC實(shí)驗室造價(jià)昂貴，絕大部分測量設備又需要采用進(jìn)口設備，導致很少檢驗檢測機構有能力建造EMC實(shí)驗室。產(chǎn)品的EMC性能是設計階段賦予的，一般電子產(chǎn)品設計時(shí)如果不考慮EMC因素，就會(huì )很容易導致EMC測試失敗，以致不能通過(guò)相關(guān)EMC法規的測試或認證。例如，產(chǎn)品設計研發(fā)工程師們根據需求，設計出效果良好的濾波電路，置入產(chǎn)品I/O(輸入/輸出）接口的前級，可使因傳導而進(jìn)入系統的干擾噪聲消除在電路系統的入口處；設計出隔離電路（如變壓器隔離和光電隔離等）解決通過(guò)電源線(xiàn)、信號線(xiàn)和地線(xiàn)進(jìn)入電路的傳導干擾，同時(shí)阻止因公共阻抗、長(cháng)線(xiàn)傳輸而引起的干擾；設計出能量吸收回路，從而減少電路、器件吸收的噪聲能量；通過(guò)選擇元器件和合理安排的電路系統，使干擾的影響減少。