開關電源EMI產生機理及整改經(jīng)驗總結

1、開關電源EMI產生機理及整改經(jīng)驗總結整理：柏自飛共模（CM）干擾 變換器工作在高頻情況時，由于dv/dt很高，激發(fā)變壓器線圈間、以及開關管與散熱片間的寄生電容，從而產生了共模干擾。如圖1所示，共模干擾電流從具有高dv/dt的開關管出發(fā)流經(jīng)接地散熱片和地線，再由高頻LISN網(wǎng)絡（由兩個50電阻等效）流回輸入線路。 圖1 典型開關變換器中共模、差模干擾的傳播路徑根據(jù)共模干擾產生的原理，實際應用時常采用以下幾種抑制方法： 1）優(yōu)化電路器件布置，盡量減少寄生、耦合電容。 2）延緩開關的開通、關斷時間。但是這與開關電源高頻化的趨勢不符。 3）應用緩沖電路，減緩dv/dt的變化率。差模（DM）干擾 開關變

2、換器中的電流在高頻情況下作開關變化，從而在輸入、輸出的濾波電容上產生很高的di/dt，即在濾波電容的等效電感或阻抗上感應了干擾電壓。這時就會產生差模干擾。故選用高質量的濾波電容（等效電感或阻抗很低）可以降低差模干擾。 輻射干擾的產生和傳播 輻射干擾又可分為近場干擾測量點與場源距離/6）。由麥克斯韋電磁場理論可知，導體中變化的電流會在其周圍空間中產生變化的磁場，而變化的磁場又產生變化的電場，兩者都遵循麥克斯韋方程式。而這一變化電流的幅值和頻率決定了產生的電磁場的大小以及其作用范圍。在輻射研究中天線是電磁輻射源，在開關電源電路中，主電路中的元器件、連線等都可認為是天線，可以應用電偶極子和磁偶極子理

3、論來分析。分析時，二極管、開關管、電容等可看成電偶極子；電感線圈可以認為是磁偶極子; 一 1MHZ以內，以差模干擾為主。（整改建議）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)。二 . 1MHZ-5MHZ，差模共?；旌希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并以解決，（整改建議）1. 對于差模干擾超標可調整 X 電容量,添加差模電感器，調差模電感量；2. 對于共模干擾超標可添加共模電感,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

4、管1N4007。三 . 5M以上，以共摸干擾為主，采用抑制共摸的方法（整改建議）1. 對于外殼接地的，在地線上用一個磁環(huán)串繞 2-3 圈會對 10MHZ 以上干擾有較大的衰減作用; 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。四 . 20-30MHZ，（整改建議）1. 對于一類產品可以采用調整對地Y2 電容量或改變Y2 電容位置；2. 調整一二次側間的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；調整變壓器的各繞組的排布。4. 改變PCB LAYOUT；5. 輸出線前面接一個雙線并繞的小共模電感；6. 在輸出整流

5、管兩端并聯(lián)RC濾波器且調整合理的參數(shù)；7. 在變壓器與MOSFET之間加BEAD CORE；8. 在變壓器的輸入電壓腳加一個小電容。9. 可以用增大MOS驅動電阻.五 30-50MHZ，普遍是MOS管高速開通關斷引起。（整改建議）1. 可以用增大MOS驅動電阻；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. 或者輸出線前端串接一個雙線并繞的小共模電感；5. 在MOSFET的D-S腳并聯(lián)一個小吸收電路；6. 在變壓器與MOSFET之間加BEAD CORE；7. 在變壓器的輸入電壓腳加一個小電容；8. PCB心LAYOUT 時大電解電容，變壓器，M

6、OS構成的電路環(huán)盡可能的?。?. 變壓器，輸出二極管，輸出平波電解電容構成的電路環(huán)盡可能的小。六 50-100MHZ，普遍是輸出整流管反向恢復電流引起。1. 可以在整流管上串磁珠；2. 調整輸出整流管的吸收電路參數(shù)；3. 可改變一二次側跨接Y電容支路的阻抗,如PIN腳處加BEAD CORE或串接適當?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，開關電源已基本輻射量很小，一般均可過EMI標準。輻射超標要先判定以下信息，通常整改的流程：1. 輻射超標的極化方向

7、：是垂直還是水平？2. 初步判定輻射器是什么？如果是電源適配器，你可以把輸出線全部放到測試桌上，這時AC輸入線是垂直的，輸出線是水平的。可以初步判定輻射騷擾來自輸入線還是輸出線，當然還有一個因素可能是電源本身發(fā)出的這要另外再分析。3.判定騷擾信號的特性：共模還是差模？如果輻射騷擾水平和垂直都存在的話，那這個騷擾的特性是共模的；如果是騷擾超標僅僅存在于水平或是垂直，那就是差模的。4. 按照騷擾信號的特性，輻射器的位置，可以初步判定騷擾源和騷擾耦合的路徑，根據(jù)這個信息，可以對EMI的三要素做對策：首先是抑制騷擾源，其次是調整騷擾路徑，最后是調整輻射器或交敏感器件。5.抑制騷擾源，通常是開關管，二極

8、管和變壓器等，對策無非是加Bead core或是Vds并合適的電容，抑或是調整Snubber線路或加RC緩沖線路。這里強調以下在設計初期選擇線路拓撲對EMI的影響，比如諧振或是軟開關，抖頻的選擇都是有助于EMI的。6.調整騷擾路徑，這要判定是共模還是差模，不管對傳導還是輻射，都是有必要的。不管是傳導還是輻射都是有回路的，那就存在阻抗，所以我們能夠做的有兩點：一是調整回路，比如對騷擾信號接地處理，就是使其回到源端，增加解耦的電容也是這個原理；其次是增加阻抗，比如加Bead core 或是加入電感或是濾波器，就是在調整騷擾回路的阻抗，因為騷擾回路有很多，關系到電磁場的轉換，共模差模的轉換，有點復雜就不能一兩句說明白，但是對電感，磁珠的高頻阻抗特性，要了解，知道針對不同的頻率超標，選擇不同的材料，比如剛才說的解耦電容，0.1uF和0.01uF對應的頻率范圍是不同的。7. 調整輻射器或是敏感線路：這個對策比較好理解，如果是從AC或DC輸入輸出線上出來的信號，可以在線上做對策，比如屏蔽，加Core之類的，注意屏蔽的方式補充說明:開關電源高頻變壓器初次