EMC產(chǎn)生與解決

1、EMCfe與解決中心議題：* 開關(guān)電源EMC勺產(chǎn)生機理及其傳播途徑* 開關(guān)管、整流二極管的振蕩會產(chǎn)生較強的干擾* 開關(guān)電源EMI的特點 解決方案：* 使輸入和輸出端遠離噪音元件* 使噪音元件遠離外殼邊緣* 保持屏蔽體和散熱片遠離變壓器。* 調(diào)整優(yōu)化阻尼電阻值* 防止EMI濾波電感飽和等開關(guān)電源電磁干擾的產(chǎn)生機理及其傳播途徑功率開關(guān)器件的高額開關(guān)動作是導(dǎo)致開關(guān)電源產(chǎn)生電磁干擾(EMI)的主要原因。開關(guān)頻率的提高一方面減小了電源的體積和重量，另一方面也導(dǎo)致了更為嚴(yán)重的EMI問題。開關(guān)電源工作時，其內(nèi)部的電壓和電流波形都是在非常短的時間內(nèi)上升和下降的，因此，開關(guān)電源本身是一個噪聲發(fā)生源。開 關(guān)電源產(chǎn)

2、生的干擾，按噪聲干擾源種類來分，可分為尖峰干擾和 諧波干擾兩種；若按耦合通路來分，可 分為傳導(dǎo)干擾和輻射干擾兩種。使電源產(chǎn)生的干擾不至于對電子系統(tǒng)和電網(wǎng)造成危害的根本辦法是 削弱噪聲發(fā)生源，或者切斷電源噪聲和電子系統(tǒng)、電網(wǎng)之間的耦合途徑?，F(xiàn)在按噪聲干擾源來分別 說明：1、二極管的反向恢復(fù)時間引起的干擾交流輸入電壓經(jīng)功率二極管整流橋變?yōu)檎颐}動電壓，經(jīng)電容平滑后變?yōu)橹绷?，但電容電流的波形不是正弦波而是脈沖波。由電流波形可知，電流中含有高次諧波。大量電流諧波分量流入電網(wǎng)，造 成對電網(wǎng)的諧波污染。另外，由于電流是脈沖波，使電源輸入功率因數(shù)降低。高頻整流回路中的整流二極管正向?qū)〞r有較大的正向電流流過

3、，在其受反偏電壓而轉(zhuǎn)向截止 時，由于PN結(jié)中有較多的載流子積累，因而在載流子消失之前的一段時間里，電流會反向流動，致 使載流子消失的反向恢復(fù)電流急劇減少而發(fā)生很大的電流變化(di/dt)。2、開關(guān)管工作時產(chǎn)生的諧波干擾功率開關(guān)管在導(dǎo)通時流過較大的脈沖電流。例如正激型、推挽型和橋式變換器的輸入電流波形在阻性負載時近似為矩形波，其中含有豐富的高次 諧波分量。當(dāng)采用零電流、零電壓開關(guān)時，這種諧 波干 擾將會很小。另外，功率開關(guān)管在截止期間，高頻變壓器繞組漏感引起的電流突變，也會產(chǎn)生 尖峰干 擾。3、交流輸入回路產(chǎn)生的干擾無工頻變壓器的開關(guān)電源輸入端整流管在反向恢復(fù)期間會引起高頻衰減振蕩產(chǎn)生干擾。開關(guān)

4、電源產(chǎn) 生的尖峰干擾和諧波干擾能量，通過開關(guān)電源的輸入輸出線傳播出去而形成的干擾稱之為傳導(dǎo)干擾； 而諧波和寄生振蕩的能量，通過輸入輸出線傳播時，都會在空間產(chǎn)生電場和磁場。這種通過電磁輻 射產(chǎn)生的干擾稱為輻射干擾。4、其他原因元器件的寄生參數(shù)，開關(guān)電源的原理圖設(shè)計不夠完美，印刷線路板（PCB走線通常采用手工布 置,具有很大的隨意性，PC由勺近場干擾大，并且印刷板上器件的安裝、放置，以及方位的不合理都會造 成EMI干擾。這增加了 PC明布參數(shù)的提取和近場干擾估計的難度。Flyback架構(gòu)noise在頻譜上的反應(yīng)0.15 MHz處產(chǎn)生的振蕩是 開關(guān)頻率的3次諧波引起的干擾。0.2 MHz處產(chǎn)生的振蕩

5、是開關(guān)頻率的4次諧波和Mosfet振蕩2 （190.5KHz）基波的迭加，引起的干 擾;所以這部分較強。0.25 MHz處產(chǎn)生的振蕩是開關(guān)頻率的5次諧波引起的干擾；0.35 MHz處產(chǎn)生的振蕩是開關(guān)頻率的7次諧波引起的干擾；0.39 MHz處產(chǎn)生的振蕩是開關(guān)頻率的 8次諧波和Mosfet振蕩2 （190.5KHz）基波的迭加引起的干擾1.31MHz處產(chǎn)生的振蕩是Diode振蕩1 （1.31MH2的基波引起的干擾；3.3 MHz處產(chǎn)生的振蕩是 Mosfet振蕩1 （3.3MHz）的基波引起的干擾；開關(guān)管、整流二極管的振蕩會產(chǎn)生較強的干擾 設(shè)計開關(guān)電源時防止EMI的措施:1 .把噪音電路節(jié)點的PC

6、BI同箔面積最大限度地減小；如開關(guān)管的漏極、集電極，初次級繞組的節(jié)點, 等。2 .使輸入和輸出端遠離噪音元件，如 變壓器線包，變壓器磁芯，開關(guān)管的散熱片，等等。3 .使噪音元件（如未遮蔽的變壓器線包，未遮蔽的變壓器磁芯，和開關(guān)管，等等）遠離外殼邊緣， 因為在正常操作下外殼邊緣很可能靠近外面的接地線。4 .如果變壓器沒有使用電場屏蔽，要保持屏蔽體和散熱片遠離變壓器。5 .盡量減小以下電流環(huán)的面積：次級（輸出）整流器，初級開關(guān)功率器件，柵極（基極）驅(qū)動線路, 輔助整流器。6 .不要將門極（基極）的驅(qū)動返饋環(huán)路和初級開關(guān)電路或輔助整流電路混在一起。7 .調(diào)整優(yōu)化阻尼電阻值，使它在開關(guān)的死區(qū)時間里不產(chǎn)

7、生振鈴響聲。8 .防止EMI濾波電感飽和。9 .使拐彎節(jié)點和次級電路的元件遠離初級電路的屏蔽體或者開關(guān)管的散熱片。10 .保持初級電路的擺動的節(jié)點和元件本體遠離屏蔽或者散熱片。11 .使高頻輸入的EMI濾波器靠近輸入電纜或者連接器端。12 .保持高頻輸出的EMI濾波器靠近輸出電線端子。13 .使EMI濾波器對面的PC琳的銅箔和元件本體之間保持一定距離14 .在輔助線圈的整流器的線路上放一些電阻。15 .在磁棒線圈上并聯(lián)阻尼電阻。16 .在輸出RF濾波器兩端并聯(lián)阻尼電阻17 .在PCBS計時允許放1nF/ 500 V陶瓷電容器或者還可以是一用電阻，跨接在 變壓器的初級的靜 端和輔助繞組之間。18

8、 .保持EMI濾波器遠離功率變壓器；尤其是避免定位在繞包的端部。19 .在PCE®積足夠的情況下,可在PCB下放屏蔽繞組用的腳位和放 RC阻尼器的位置，RC阻尼 器可跨接在屏蔽繞組兩端。20 .空間允許的話在 開關(guān)功率場效應(yīng)管的漏極和門極之間放一個小徑向引線電容器（米勒電容， 10 皮法/ 1千伏電容）。21 .空間允許的話放一個小的 RC阻尼器在直流輸出端。22 .不要把AC插座與初級開關(guān)管的散熱片靠在一起。開關(guān)電源EMI的特點作為工作于開關(guān)狀態(tài)的能量轉(zhuǎn)換裝置，開關(guān)電源的電壓、電流變化率很高，產(chǎn)生的干擾強度較大； 干擾源主要集中在功率開關(guān)期間以及與之相連的散熱器和高平變壓器，相對于

9、數(shù)字電路干擾源的位 置較為清楚；開關(guān)頻率不高（從幾十千赫和數(shù)兆赫茲），主要的干擾形式是傳導(dǎo)干擾和近場干擾； 而印刷線路板（PCB）走線通常采用手工布線，具有更大的隨意性，這增加了PCB分布參數(shù)的提取和近場干擾估計的難度。1MHZZ內(nèi)-以差模干擾為主，增大X電容就可解決1MHZ-5MHZ-差模共?；旌?，采用輸入端并一系列X電容來濾除差摸干擾并分析出是哪種干擾超標(biāo) 并解決；5M-以上以共摸干擾為主，采用抑制共摸的方法.對于外殼接地的，在地線上用一個磁環(huán)繞2圈會對 10MHZZ上干擾有較大的衰減（diudiu2006）;對于25-30MHZ不過可以采用加大對地Y電容、在變壓 器外面包銅皮、改變PCB

10、 LAYOUT輸出線前面接一個雙線并繞的小磁環(huán)，最少繞10圈、在輸出整流 管兩端并RC濾波器.30-50MHZ 普遍是MO籬高速開通關(guān)斷引起，可以用增大MO驅(qū)動電阻，RCDg沖電品&采用1N4007 慢管,VCC供電電壓用1N4007慢管來解決.100-200MHZ 普遍是輸出整流管反向恢復(fù)電流引起，可以在整流管上用磁珠100MHz-200MH之間大部分出于PFCMOSFET PFC二極管，現(xiàn)在MOSFET PFCT極管用磁珠有效果， 水平方向基本可以解決問題，但垂直方向就很無奈了。開關(guān)電源的輻射一般只會影響到100M以下的頻段.也可以在MOS二極管上加相應(yīng)吸收回路，但效率 會有所降低

11、。1MHZ以內(nèi)-以差模干擾為主1 .增大X電容量；2 .添加差模電感；3 .小功率電源可采用PI型濾波器處理（建議靠近變壓器的電解電容可選用較大些）。1MHZ-5MHZ-差模共?；旌喜捎幂斎攵瞬⒙?lián)一系列X電容來濾除差摸干擾并分析出是哪種干擾超標(biāo)并以解決，1 .對于差模干擾超標(biāo)可調(diào)整 X電容量，添加差模電感器，調(diào)差模電感量；2 .對于共模干擾超標(biāo)可添加共模電感，選用合理的電感量來抑制；3 .也可改變整流二極管特性來處理一對快速二極管如FR107 一對普通整流二極管1N40075M-以上以共摸干擾為主，采用抑制共摸的方法。對于外殼接地的，在地線上用一個磁環(huán)用繞2-3圈會對10MHz以上干擾有較大的

12、衰減作用；可選擇緊貼變壓器的鐵芯粘銅箔，銅箔閉環(huán).處理后端輸出整流管的吸收電路和初級大電路并聯(lián)電容的大 小。20-30MHZ1 .對于一類產(chǎn)品可以采用調(diào)整對地 Y2電容量或改變Y2電容位置；2 .調(diào)整一二次側(cè)間的Y1電容位置及參數(shù)值；3 .在變壓器外面包銅箔；變壓器最里層加屏蔽層；調(diào)整變壓器的各繞組的排布。4 .改變 PCB LAYOUT5 .輸出線前面接一個雙線并繞的小共模電感；6 .在輸出整流管兩端并聯(lián)RC濾波器且調(diào)整合理的參數(shù)；7 .在變壓器與 MOSFE之間力口 BEAD CORE8 .在變壓器的輸入電壓腳加一個小電容。9 .可以用增大MO。區(qū)動電阻.30-50MHZ普遍是MOS管高速

13、開通關(guān)斷引起1 .可以用增大MOSS區(qū)動電阻；2 .RCD緩沖電路采用1N4007慢管；3 .VCC供電電壓用1N4007慢管來解決；4 .或者輸出線前端用接一個雙線并繞的小共模電感；5 .在MOSFET勺D-S腳并聯(lián)一個小吸收電路；6 .在變壓器與MOSFE之間力口 BEAD CORE7 .在變壓器的輸入電壓腳加一個小電容；8 .PCB心LAYOUT9大電解電容，變壓器，MOS勾成的電路環(huán)盡可能的??；9 .變壓器，輸出二極管，輸出平波電解 電容構(gòu)成的電路環(huán)盡可能的小。50-100MHZ普遍是輸出整流管反向恢復(fù)電流引起1 .可以在整流管上用磁珠；2 .調(diào)整輸出整流管的吸收電路參數(shù)；3 .可改變

14、一二次側(cè)跨接 Y電容支路的阻抗,如PIN腳處加BEAD COR或串接適當(dāng)?shù)碾娮瑁? .也可改變MOSFET輸出整流二極管的本體向空間的輻射（如鐵夾卡MOSFET;鐵夾卡DIODE改變散熱器的接地點）。5 .增加屏蔽銅箔抑制向空間輻射.200MHZ以上 開關(guān)電源已基本輻射量很小，一般可過 EMI標(biāo)準(zhǔn)。EMC測試主要分類有： 1 .EMI （Electro-Magnetic Interference ）-電磁騷擾測試（干擾）此測試之目的為：檢測電器產(chǎn)品所產(chǎn)生的電磁輻射對人體、公共電網(wǎng)以及其他正常工作之電器產(chǎn)品的影響。EMI測試主要包含什么內(nèi)容？?Radiated Emission輻射騷擾測試?Co

15、nducted Emission傳導(dǎo)騷擾測試?Harmonic 諧波電流騷擾測試?Flicker 電壓變化與閃爍測試2 . EMS （Electro-Magnetic Susceptibility ）-電磁抗擾度測試（抗干擾能力）此測試之目的為：檢測電器產(chǎn)品能否在電磁環(huán)境中穩(wěn)定工作，不受影響EMS測試主要包含什么內(nèi)容？?ESD 靜電抗擾度測試?RS 射頻電磁場輻射抗擾度測試?CS -射頻場感應(yīng)的傳導(dǎo)騷擾抗擾度測試? DIP 電壓暫降，短時中斷和電壓變化抗擾度測試?SURGE 浪涌（沖擊）抗擾度測試?EFT 電快速瞬變脈沖群抗擾度測試?PFMF 工頻磁場抗擾度測試雜散定義：指用標(biāo)準(zhǔn)測試信號調(diào)制時

16、在除載頻和由于正常調(diào) 制和切換瞬態(tài)引起的邊帶及鄰道以外離散頻率上的輻射（既 遠端輻射）。雜散輻射按其來源可分為傳導(dǎo)型和輻射型兩種。傳導(dǎo)雜散：指在天線的接頭處50歐姆負載上測得的任意離 散信號的電平功率。輻射雜散：測試設(shè)備的機殼、結(jié)構(gòu)及互連電纜引起的雜散騷 擾。測試條件首選在電波暗室內(nèi)進行，或是在戶外進行EMC測試標(biāo)準(zhǔn)測試項目對應(yīng)IEC標(biāo)準(zhǔn)對應(yīng)EN標(biāo)準(zhǔn)對應(yīng)GB標(biāo)準(zhǔn)郛電ESDIEC 61000-4-2EN 61000-4-2GB/T 17626.2輻射抗干擾（射頻電磁場輻射抗擾度測試）R/SIEC 61000-4-3EN 61000-4-3GB/T 17626.3快速脈沖EFT/BIEC 61000-4-4EN 61000-4-4GB/T 17626.4雷擊（浪涌）SurgeIEC 61000-4-5EN 61000-4-5GB/T 17626.5射頻場感應(yīng)傳導(dǎo)騷擾抗擾度測試C/SIEC 61000-4-6E