利用扩频转换技术改善开关电源转换器中的EMI

合集下载

开关DC-DC转换器的EMI方案

开关DC-DC转换器的EMI方案[日期：2008-4-22] 来源：电子产品世界作者：未知[字体：大中小]在DC-DC转换器中的高频大功率开关可能产生干扰信号。

输入电源线上的传导噪声可以差模或共模噪声电流形成出现。

主要是低频的差模噪声，在基频开关频率和谐波频率呈现在输入电感上。

共模噪声主要有高频分量，在转移器输入电感器和地之间量测，同样，在开关D C-DC转换器的输出包含某种噪声和纹波。

恰当地设计和实现EMI(电磁干扰)滤波，可降低噪声到可接受的限度内。

在欧洲和美国，传导噪声发射由FCC和VDE标准的ClassA和 ClassB限定，在欧洲所有国家都要求家庭和工厂所用设备都要满足VDEClassB标准。

在美国，FCC要求工厂用设备遵从ClassA，而家用设备要遵从更严格的ClassB标准。

降低输入噪声的EMI滤波器方案现在大多数开关电源工作在100KHz~1MHz频率范围内，反射回电源的传导噪声谱的主要峰值对应基频开关频率及其谐波分量。

传导发射标准(如EN55011，EN55022)规定在1 50KHz~30MHz频率范围内，从转换器或电源系统的输入反射到源的准峰值和平均限度传导噪声。

为了遵守此标准，传导噪声谱中的所有峰值必须低于特定的限度。

元件和密封式滤波方案EMI滤波器往往做在单封装中，图1示出其配置。

EMI滤波器是一种通孔滤波器，有一个共模扼流图、Y电容器(线—地)，两个附加的电感器和一个X电容器(线—线)，z1提供瞬态保护。

这种滤波器配置，提供足够的插入损耗来遵守Leve1-B传导发射限度。

尽管如此，在电源设计中，通常用电容器、电感和滤波器来降低或衰减共模和正态模式的传导噪声。

图2a左边图所示的48V输入DC-DC转换器的输入有一个差模电容器C1。

这个单模电解电容器(120mF，100V)，用于确保低输入阻抗稳定和良好的瞬态响应。

此电容器是转换器的能量储存器。

为得到最大效益，此电容器必须尽可能地靠近模块的输入引脚。

高频开关变换器中EMI产生的机理及其抑制方法

高频开关变换器中EMI产生的机理及其抑制方法
1 前言
开关电源具有体积小、重量轻、效率高等特点，广泛用于通信、自动控制、家用电器、计算机等电子设备中。

但是，其缺点是开关电源在高频条件下工作，产生非常强的电磁干扰（Electromagnetic Interference,EMI），经传导和辐射会污染周围电磁环境，对电子设备造成影响。

本文从开关电源的电路结构、器件进行分析，探讨了电磁干扰产生的机理及其抑制方法。

2 开关电源电磁干扰（EMI）产生的机理
开关电源的电磁干扰，按耦合途径来分，可分为传导干扰和辐射干扰。

按噪声干扰源可分为两大类：一类是外部噪声，例如通过电网传输过来的共模和差模干扰、外部电磁辐射对开关电源控制电路的干扰等；另一类是开关电源自身产生的电磁干扰，如开关管、整流管的电流尖峰产生的谐波及电磁辐射干扰。

其中外部噪声产生的影响可以通过电源滤波器进行衰减，本文不做讨论，仅讨论开关电源自身产生的电磁噪声。

常规交流输入的开关电源主要结构可以分为四大部分，其框图如图1所示。

其中输入与整流滤波部分、高频逆变部分、输出整流与滤波部分是产生电磁干扰的主要来源。

以下将通过对各部分电压、电流波形的分析，阐明电磁噪声产生的原因。

2．1 工频整流器引起的电磁噪声
一般开关电源为容式滤波，在输入与整流滤波部分电磁噪声主要是由整流过程中造成的电流尖峰、电压波动所引起的。

正弦波电源经过电源滤波器进。

大功率开关电源的电磁干扰EMI的抑制[最终版]

大功率开关电源的电磁干扰EMI的抑制[最终版]第一篇：大功率开关电源的电磁干扰EMI的抑制[最终版]大功率开关电源的电磁干扰EMI的抑制引言随着开关电源应用领域的不断扩大，其电磁干扰已成为一个很严重的问题，为了使电源产品满足EMC的要求，设计人员就应在设计阶段考虑这一问题，同时也要做好在现场处理这一问题的准备。

开关电源EMI的特点与危害开关电源的功率管工作在非线性条件下，采用脉宽调制（PWM）开关控制方式，加之开关频率的不断提高，使得电磁干扰越来越突出，对电网造成污染。

因干扰的存在，输入电源的电网受到了干扰，影响到其它设备，使其不能正常的工作，也影响到电网的供电质量。

所以寻找干扰抑制的方法是很必要的。

大功率开关电源中EMI抑制实验在中科院近代物理研究所新建的大型物理实验装置CSR冷却存储环中，有大量开关电源为磁铁提供电能，以满足试验所需的磁场能量。

其中195A/370V开关电源就是运用在其冷却段。

由于在设计和生产阶段，厂家未考虑电磁兼容问题，以至于在安装调试阶段，造成对其他设备的影响，也是输入电网受到污染，为此我们按照图1（a）所示得方案，对其进行EMI干扰测试，其结果见图1（b）。

测试仪器是德国SCHWARZBECK公司生产的FCKL1528接收机一台，NNLK 8129线路阻抗稳定网络（LISN）一台，计算机一台。

图1（a）测试方案图1（b）测试数据根据图1的方案和结果可以看出，在该台设备未做任何改造以前，其EMI干扰是存在的，而且很严重超越国家标准GB4824-2001关于1组A类传导骚扰的标准（150KHz～0.5MHz 是79dB，0.5MHz～30MH是73 dB），尤其是在150KHz～2MHz之间。

为此，我们采用了截断干扰源的方法，即利用EMI滤波器（滤波器的接地要可靠）和一变压器（△/Y-11接发），该变压器其隔离作用，其中EMI滤波器的原理图如图2所示，共按照三种方案测试，通过测试，找出适合我们需要的方案。

开关电源的共模干扰抑制技术,开关电源共模电磁干扰(EMI)对策详解

开关电源的共模干扰抑制技术|开关电源共模电磁干扰(EMI)对策详解由于MOSFET及IGBT和软开关技术在电力电子电路中的广泛应用，使得功率变换器的开关频率越来越高，结构更加紧凑，但亦带来许多问题，如寄生元件产生的影响加剧，电磁辐射加剧等，所以EMI问题是目前电力电子界关注的主要问题之一。

传导是电力电子装置中干扰传播的重要途径。

差模干扰和共模干扰是主要的传导干扰形态。

多数情况下，功率变换器的传导干扰以共模干扰为主。

本文介绍了一种基于补偿原理的无源共模干扰抑制技术，并成功地应用于多种功率变换器拓扑中。

理论和实验结果都证明了，它能有效地减小电路中的高频传导共模干扰。

这一方案的优越性在于，它无需额外的控制电路和辅助电源，不依赖于电源变换器其他部分的运行情况，结构简单、紧凑。

1 补偿原理共模噪声与差模噪声产生的内部机制有所不同：差模噪声主要由开关变换器的脉动电流引起；共模噪声则主要由较高的d/d与杂散参数间相互作用而产生的高频振荡引起。

如图1所示。

共模电流包含连线到接地面的位移电流，同时，由于开关器件端子上的d/d是最大的，所以开关器件与散热片之间的杂散电容也将产生共模电流。

图2给出了这种新型共模噪声抑制电路所依据的本质概念。

开关器件的d/d通过外壳和散热片之间的寄生电容对地形成噪声电流。

抑制电路通过检测器件的d/d，并把它反相，然后加到一个补偿电容上面，从而形成补偿电流对噪声电流的抵消。

即补偿电流与噪声电流等幅但相位相差180°，并且也流入接地层。

根据基尔霍夫电流定律，这两股电流在接地点汇流为零，于是50Ω的阻抗平衡网络（LISN）电阻（接测量接收机的BNC端口）上的共模噪声电压被大大减弱了。

图1 CM及DM噪声电流的耦合路径示意图图2 提出的共模噪声消除方法2 基于补偿原理的共模干扰抑制技术在开关电源中的应用本文以单端反激电路为例，介绍基于补偿原理的共模干扰抑制技术在功率变换器中的应用。

图3给出了典型单端反激变换器的拓扑结构，并加入了新的共模噪声抑制电路。

开关电源EMI整改经验总结

开关电源EMI整改中，关于不同频段干扰原因及抑制办法：一、1MHZ以内----以差模干扰为主（整改建议）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)。

二、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，（整改建议）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。

三、5M---以上以共摸干扰为主，采用抑制共摸的方法。

（整改建议）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。

四、对于20--30MHZ，（整改建议）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PCB LAYOUT；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BEAD CORE；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。

五、30---50MHZ 普遍是MOS管高速开通关断引起（整改建议）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BEAD CORE；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。

《消除Buck转换器中的EMI问题》

摘要要想消除开关模式电源转换器中的EMI问题会是一个很大的挑战，因为其中含有很多高频成分。

电子元件中的寄生成分常常扮演很重要的角色，所以其表现常常与预期的大相径庭。

本文针对低压Buck 转换器工作中的EMI问题进行很基础的分析，然后为这些问题的解决提供很实用的解决方案，非常具有参考价值。

1. 概述在设计开关模式转换器的时候，电磁兼容问题通常总是要在设计完成以后的测试阶段才会遇到。

假如没有在设计的第一阶段就考虑到电磁兼容性问题，要在最后的环节再来降低其影响就会很困难，花费也会很高。

所以，为了确保产品设计过程顺畅无阻，能够得到最优化的设计，最好的做法是在设计一开始的时候就开始考虑这个问题。

在所有要考虑的因素中，元件选择和PCB布局设计是获得最佳EMI性能的关键。

2. 转换器中的EMI源头造成EMI问题的辐射源有两类：交变电场（高阻），交变磁场（低阻）。

非隔离的DC/DC转换器具有阻抗很低的节点和环路（远低于自由空间的阻抗377Ω，此值为真空磁导率µ。

和真空中的光速C。

的乘积，也被称为自由空间的本质阻抗——译注），因而Buck架构DC/DC转换器中主要的辐射源通常是磁场。

磁场辐射是由小型电流环中的高频电流形成的。

电流环所生成的高频磁场会在离开环路大约0.16λ以后逐渐转换为电磁场，由此形成的场强大约为：其中，f是信号的频率，单位为Hz；A是电流环路的面积，单位为m²；I是电流环中的电流幅值，单位为A；R是测量点距离环路的距离，单位为m。

举例而言，一个1cm²的电流环，其中的电流为1mA，电流变化频率为100MHz，则距离此电流环3m 处的场强为4.4µV/m，或说是12.9dBµV。

下图1显示了一个流过1mA电流的1cm²电流环所形成的辐射强度与电流变化频率之间的关系，图中绿线是标准容许的3m距离上的辐射强度阈值。

由图可见，由1mA电流在1cm²环路中所形成的辐射并不容易超出规格的限制。

开关电源EMI滤波器原理和设计研究

开关电源EMI滤波器原理和设计研究开关电源EMI滤波器是用于抑制开关电源产生的电磁干扰（EMI）的一种电路。

开关电源工作时，因为开关元件的开闭引起的瞬态电流和电压变化，会在电源线上产生高频噪声干扰，通过电磁辐射和传导的方式传播到其他电路中，对其他设备和系统产生干扰。

EMI滤波器的设计旨在通过选择合适的滤波器拓扑结构、滤波器元件和参数，以及合理布局和连接方式，来有效地抑制开关电源产生的高频噪声。

EMI滤波器的原理是通过串联和并联等方式构成一个低通滤波器，将开关电源的高频噪声滤除，使其只能在设定的频率范围内传递，从而减少对其他设备和系统的干扰。

EMI滤波器的设计研究需考虑以下几个方面：1.滤波器拓扑结构选择：常见的EMI滤波器拓扑结构包括LC滤波器、RC滤波器和LCL滤波器等。

不同的拓扑结构适用于不同的滤波需求，需根据实际应用场景选择适合的拓扑结构。

2.滤波器元件选择：滤波器中的元件包括电感、电容和电阻等。

选择合适的元件需要考虑元件的频率响应特性、阻抗特性、容值和功率等参数。

3.滤波器参数优化：滤波器的参数优化可以通过频率响应曲线和阻抗匹配等方法进行，以确保滤波器在设计频率范围内能够有效地滤除高频噪声。

4.布局和连接方式设计：合理的布局和连接方式可以减少电磁辐射和传导的路径，从而进一步提高滤波器的性能。

此外，还需对滤波器进行实验验证，通过在实际电路中的应用来评估滤波器的性能和有效性。

总之，开关电源EMI滤波器的原理和设计研究是为了抑制开关电源的高频噪声干扰，需要对滤波器的拓扑结构、元件选择、参数优化以及布局和连接方式进行综合考虑和设计，以提高滤波器的性能和效果。

消除Buck电源转换器中的EMI问题

图4
由于 Buck 转换器输入电流的不连续特性和实际为转换器供电的电源线通常都很长的缘故，输入回路 A3 所造成的辐射也可能是很可观的，并且可导致超出规格的传导辐射（在 150kHz~30MHz 频段），不能通过电磁兼容（EMC）的传导测试检验。为了降低输入电容 CIN 造成的电压跌落，可在靠近 Buck IC 的地方放置多种不同尺寸的低 ESR 的 MLCC 电容，例如可将 1206 封装的 2x10µ F 和 0603 或 0402 封装的 22nF~100nF 电容结合起来使用。为了降低输入回路的噪声，强烈建议在输入线上添加额外的 LC 滤波器。当使用纯电感作为 L2 时，就有必要添加电解电容 C3 以抑制电源输入端可能出现的振铃信号，确保输入电源的稳定。为了对输出进行滤波，也要使用多种不同尺寸的 MLCC 电容作为输出电容 Cout。小尺寸的 0603 或 0402 的 22nF~100nF 的电容可以很好地阻止源于开关切换节点的高频噪声经由电感 L1 的寄生电容耦合到输出端。额外增加的高频磁珠可防止输出回路变成有效的环形天线，但需要注意的是这方法可能使转换器的负载瞬态响应特性和负载调整特性变差。假如应用中的负载在这方面有严格要求，那就不要使用磁珠，可以直接将转换器尽可能地靠近负载，通过对铜箔的优化布置使环路的面积达到最小化。
1. 概述
在设计开关模式转换器的时候，电磁兼容问题通常总是要在设计完成以后的测试阶段才会遇到。假如没有在设计的第一阶段就考虑到电磁兼容性问题，要在最后的环节再来降低其影响就会很困难，花费也会很高。所以，为了确保产品设计过程顺畅无阻，能够得到最优化的设计，最好的做法是在设计一开始的时候就开始考虑这个问题。在所有要考虑的因素中，元件选择和 PCB 布局设计是获得最佳 EMI 性能的关键。

扩频频率调制以降低EMI

电磁辐射 (EMR)、电磁干扰 (EMI) 和电磁兼容性 (EMC) 是涉及来自带电粒子的能量以及可能干扰电路性能和信号传输的相关磁场的术语。

随着无线通信的激增，通信装置不计其数，再加上越来越多的通信方法 (包括蜂窝、Wi-Fi、卫星、GPS 等) 使用的频谱越来越多 (有些频带相互重叠)，电磁干扰成了客观存在的事实。

为了减轻此影响，许多政府机构和监管组织对通信装置、设备和仪器可发射的辐射量设定了限制。

这类规范的示例之一是 CISPR 16-1-3，它涉及无线电干扰和抗扰度测量设备和测量方法。

根据其特征，电磁干扰可分为传导干扰 (通过电源传输) 或辐射干扰 (通过空气传输)。

开关电源会产生两种类型的干扰。

ADI 公司为减少传导干扰和辐射干扰实施的一项技术是扩频频率调制 (SSFM)。

该技术用于我们一些基于电感和电容的开关电源、硅振荡器和 LED 驱动器，将噪声扩展到更宽的频带上，从而降低特定频率下的峰值噪声和平均值噪声。

SSFM 不允许发射能量在任何接收器的频带中停留过长时间，从而改善了EMI。

有效 SSFM的关键决定因素是频率扩展量和调制速率。

对于开关稳压器应用来说，典型扩展量为 ±10%，最佳调制速率取决于调制方式。

SSFM 可采用各种频率扩展方法，例如使用正弦波或三角波调制时钟频率。

调制方法大多数开关稳压器都会呈现与频率相关的纹波：开关频率越低则纹波越多，开关频率越高则纹波越少。

因此，如果对开关时钟进行频率调制，则开关稳压器的纹波将呈现幅度调制。

如果时钟的调制信号是周期性的 (例如正弦波或三角波)，则将呈现周期性的纹波调制，而且在调制频率上存在一个明显的频谱分量 (图 1)。

图 1.由时钟的正弦波频率调制引起的开关稳压器纹波图解。

由于调制频率远低于开关稳压器的时钟频率，因此可能难以滤除。

由于下游电路中的电源噪声耦合或有限的电源抑制，这可能导致可听音或明显的伪像等问题。

伪随机频率调制能够消除这种周期性纹波。

开关电源产生EMI的原因分析及抗干扰对策

开关电源产生EMI的原因分析及抗干扰对策
开关式稳压电源的体积小、重量轻、效率高、稳压范围宽且安全可靠，在很多电子设备中被采用。

但是，它像其他电路一样同样存在一些问题，如控制电路复杂，较高的工作频率会对电视机、收音机等产生电磁辐射干扰使得收音机出现噪声、电视机出现噪波点，甚至还会通过反馈干扰其他电子设备的正常工作。

1.超音频振荡的干扰问题
开关式稳压电源的工作频率多为20-100kHz，属于超音频范围。

作为该电源的开关调整器件晶体管或场效应晶体管以相应的频率工作在导通与截止状态，振荡波形近似于方波(还存在过冲)，根据傅里叶分析法可以进行分解，即得到直流分量、基波和高次谐波，基波的能量最大，其次是三次、五次、七次……等等。

2.无线电广播与电磁干扰的关系
众所周知，无线电广播是利用调制的方法来传播信息的。

音频信号对高频载被采用幅度调制(AM)和频率调制(FM)的方法，然后通过发射天线将调制波以电磁披的形式辐射出去，无线电接收设备是通过接收天线将它们接收下来s再经选频、变频、放大和解调，还原成为音频信号，最后通过低频功放，由扬声器放出声音。

如果只有高频载波而无音频范围的调制信号，那幺它的能量再大，无线电接收设备也不会通过扬声器还原出任何声音信息的。

由此可以想到，仅仅是超音频方披干扰的存在(超音频振荡的下限频率为15k!毡，已在人耳的可听范围之外)，产生的高次谐波也不会成为我们通过收音机昕到音频范围的干扰信号，而实际上这种干扰有时却是很严重的，可能在整个中波、短波范围都出现强烈的噪声，那幺干扰来自哪里呢?开关式稳压电源存在。

开关电源如何解决EMI问题

开关电源以其轻、薄、小和高效率等特点广泛的应用于各类电气设备上，然而也带来了噪声干扰等危害。

在开关电源向更小体积、更高频率、更大功率密度方向发展的同时，其dv/dt，di/dt所带来的EMI噪声也将会更大。

在开关电源向高功率密度发展的同时，解决EMI问题的难度也在不断加大，做好电源内部的EMI设计尤其显得非常重要。

开关电源的主要干扰源集中在功率开关管、整流二极管、高频变压器、储能滤波电感等，其引发主要有五个典型路径，如下所示：1. 高di/dt回路产生差模辐射干扰。

2. 高dv/dt节点至地的电容耦合形成共模干扰。

3. 差模电流的传导耦合干扰。

4. 高频变压器及其寄生电容对共模噪声的耦合干扰。

5. 整流管反向浪涌电流引起的共模干扰。

1、高di/dt回路产生差模辐射干扰骚扰的路径为mos，变压器原边绕组到电解的环形回路。

在处理无金属外壳电源的辐射问题时，此骚扰路径显得尤为重要。

依据差模环天线的预测公式，在考虑地面反射的情况下；E = 2.6 I A* f *f /D（m V/m），I为骚扰电流，A为环天线的面积，f为骚扰电流频率。

由上式可见，减小环天线辐射的办法是：降低电路的工作频率；控制骚扰电流；减小电路的环路面积。

在实际常用措施中，对开关管加吸收是较有效的方法，当然，能在设计时尽量减小该路径下的回路面积才是最可取的。

2、高dv/dt节点至地的电容耦合形成共模干扰。

高dv/dt节点至地的电容耦合形成共模干扰是电源最主要的干扰源。

该节点通过寄生电容对地不断充放电，寄生电容就充当了这个共模通路中的驱动电流源的角色。

开关管正常工作需要散热，一般有两种散热方式：通过绝缘垫片贴散热器散热，或者通过绝缘垫片直接贴保护地散热。

从平时的经验来看，第二种散热方式的共模噪声明显强于第一种，所需的EMI滤波电路的衰减能力也更强。

如果开关管通过散热器散热，可以对散热器进行接地处理以减小对保护地的共模电流。

开关管通过绝缘垫贴于散热器上，与散热器之间形成寄生电容C1。

开关电源EMI噪声分析及抑制

开关电源EMI噪声分析及抑制开关电源是一种高效率的电源转换器，能将电能转换为不同电压、电流和频率的输出。

然而，由于其高频开关行为引起的电磁干扰（EMI）噪声，可能对其他电子设备和通信系统产生不良影响。

因此，EMI噪声的分析和抑制对于开关电源设计和应用至关重要。

EMI噪声源主要包括开关器件、开关电容和开关电感。

开关器件的开关动作会产生脉冲干扰，频率可达数MHz至数GHz。

开关电容和开关电感则会导致谐振效应，形成谐振峰，并产生共模和差分噪声。

为了对EMI噪声进行分析，通常需要进行频谱分析。

可以使用频谱分析仪来测量开关电源的频谱，并确定EMI噪声的频率范围和幅度。

根据测量结果，可以采取相应的措施来抑制EMI噪声。

首先，选择合适的滤波器。

在开关电源的输入端和输出端都可以加入滤波器，以滤除高频噪声。

常用的滤波器包括电源型滤波器、陷波滤波器和共模滤波器等。

电源型滤波器通常采用电容和电感组成，并将高频噪声短路至地。

陷波滤波器则能够抑制特定频率的噪声，而共模滤波器则能滤除共模噪声。

其次，可以采取屏蔽措施。

通过将敏感部件（例如传感器和高速信号线）包裹在屏蔽层中，可以阻挡电磁辐射对其的干扰。

屏蔽可以采用金属盒、铜箔和铁氧体等材料实现。

此外，还可以采用良好的地线布局和绝缘层来提高屏蔽效果。

此外，优化PCB设计也是抑制EMI噪声的重要手段。

首先，在布局设计时，应尽量减小回路面积和环路面积，以降低信号线的长度和电流回路的大小。

其次，应使用短而宽的连线，以减小线路的电感和电阻。

而在布线设计时，则需要注意信号线和电源线的分离，避免共模干扰。

此外，由于高频信号对连线的特殊要求，可以采用扇形隔离和差分传输等技术来提高电路的抗干扰能力。

最后，还可以通过使用低EMI噪声的开关元件、降低开关频率和斩波频率来抑制EMI噪声。

开关元件的选择应具备低开关电流和低开关损耗的特性，以减小开关动作带来的噪声。

而降低开关频率和斩波频率则是通过改变控制电路来实现的，可以减小时域和频域上的噪声。

采用扩频技术的EMI解决方案

13Vol.29 No.1以往的EMI 解决方案都是如图1（a）所示那样，采用加入扼流圈、屏蔽罩等抑制干扰组件的方式来实现。

但是，伴随着电子产品的高性能化和多功能化，电路的工作频率不断升高，采用以往的EMI 解决方案达不到要求的案例也越来越常见。

因此，SSCG 作为高效的EMI 解决方案而广受关注。

在图1（b）所示的使用案例中， SSCG 被设置在ASIC 或CPU 的时钟输入端与时钟源（晶振等）之间。

如果用一句话来概括，SSCG 就是一种EMI 抑制元器件，它让时钟慢慢地一点点地变化来分散输出时钟的能量。

其原理类似于图2所示的例子，让水压（频谱能量）一定的水从一个小孔（固定频率）中喷出，这和让它从淋浴喷头的多个小孔（分散频率）中喷出的效果是不同的。

后者的水压得到了分散，水的喷出力度（辐射噪声）会变小很多。

EMI抑制效果显著SSCG不仅对时钟振荡频率（基波）有抑制作用，对高次谐波的峰值也有抑制作用。

此外，如果把SSCG作为ASIC或CPU的时钟源，SSCG不仅对ASIC或CPU自采用扩频技术的EMI 解决方案作为EMI 解决方案，扩频时钟发生器（SSCG）正在受到业界的关注。

SSCG 不仅具有高度的电磁干扰（EMI）抑制效果，还有助于产品的小型化并能有效缩短开发时间。

富士通的SSCG 采用自主研发的数控技术实现了对时钟频率的理想控制，取得了很好的EMI 抑制效果。

* SSCG ：Spread Spectrum Clock GeneratorTECHNICAL ANALYSIS前言图2 SSCG 减轻EMI 的示意图SSCG的效果SSCG＝OFFSSCG＝ON何谓SSCG图1 以往的EMI 解决方案及SSCG 使用案例14Vol.29 No.1身的EMI辐射噪声有抑制作用，对ASIC 或CPU的输出信号也有效，从而抑制整个系统的EMI。

图3所示为SSCG输出的基波和高次谐波的频谱波形。

小型化使用S S C G可以大幅降低无用的辐射，从而减少旁路电容、扼流圈、磁珠以及屏蔽罩等其他抑制干扰组件的使用，有助于实现产品的小型化。

开关电源的EMI整改经验处理对策

开关电源的EMI处理经验对策小结王旭飞 2013/6/28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。

对于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PCB LAYOUT；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BEAD CORE；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BEAD CORE；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。

针对低压Buck转换器工作中的EMI问题进行很基础的分析

针对低压Buck转换器工作中的EMI问题进行很基础的分析
摘要
要想消除开关模式电源转换器中的EMI问题会是一个很大的挑战，因为其中含有很多高频成分。

电子元件中的寄生成分常常扮演很重要的角色，所以其表现常常与预期的大相径庭。

本文针对低压Buck转换器工作中的EMI问题进行很基础的分析，然后为这些问题的解决提供很实用的解决方案，非常具有参考价值。

1. 概述
在设计开关模式转换器的时候，电磁兼容问题通常总是要在设计完成以后的测试阶段才会遇到。

假如没有在设计的第一阶段就考虑到电磁兼容性问题，要在最后的环节再来降低其影响就会很困难，花费也会很高。

所以，为了确保产品设计过程顺畅无阻，能够得到最优化的设计，最好的做法是在设计一开始的时候就开始考虑这个问题。

在所有要考虑的因素中，元件选择和PCB布局设计是获得最佳EMI性能的关键。

2. 转换器中的EMI源头
磁场辐射是由小型电流环中的高频电流形成的。

电流环所生成的高频磁场会在离开环路大约0.16λ以后逐渐转换为电磁场，由此形成的场强大约为：
举例而言，一个1cm²的电流环，其中的电流为1mA，电流变化频率为100MHz，则距离此电流环3m处的场强为4.4µV/m，或说是12.9dBµV。

下图1显示了一个流过1mA电流的1cm²电流环所形成的辐射强度与电流变化频率之间的关系，图中绿线是标准容许的3m距离上的辐射强度阈值。

3. 转换器中的电流回路
Buck架构DC/DC转换器中存在两个电流发生剧烈变化的主回路：
当上桥MOSFET Q1导通的时候，电流从电源流出，经Q1和L1后进入输出电容和负载，。

周期频率调制降低开关电源传导EMI的比较研究

ｔｐｆｈｙａｋｃｎｅｔｒｗａｏｓｒｃｅ．ＴｅｐｗｅｐｃｒｌｄｎｉｅｆｔｅＭＯＦｕｒｎｎｅｃｎｕ — ｙｅｏｅｆｂｃｏｖｒｅｓｃｎｔｕｔｄｔｌｈｏｒｓｅｔａｅｓｉｓｏＳＥＴｃｒｅｔｄｔｏｄｃｔｈａｈｔｄＥＭＩｔｓｒｓｌｓｗｅｅｐｅｅｔｄｕｄｒｄｆｒｎｅｉｄｃｍｏｕａｉｇｓｇａｓＴｅｅｐｒｍｅｔｌｒｓｌｅｎｅｅｔｅｕｔｒｒｓｎｅｎｅｉｅｅｔｐｒｉｆｏｄｌｔｉｎｌ．ｈｘｅｎｉｎａｅｕｔｄｍｏ — ｓｓｒｔｈｔｂｔｄｌｔｇｓｇａｓｃｎｒｄｃｈｅｋｌｖｌｆｔｅｓｔｈｎａｍｏｉｓｅｆｃｉｅｙａｄｔｅｓｒａ — ｔｅｔａｏｈｍｏｕａｉｉｎｌａｅｕｅｔｅｐａｅｅｗｉｉｇｈｒｎｅｆｔｌｎｈｐｅｄａｎｏｈｃｅｖ
关键词：频率调制：电磁干扰；关电源开
男，师，士，讲博研
究方向为非线性电路与高频开关电
源。
中图分类号：Ｍ４１文献标识码：文章编号：０１５１２０）７０３ — Ｔ６Ｂ１０－３（０８１－０７０５４
Ａｂｔａｔｓｒｃ：ＲｄｃｉｎｏｏｄｃｅＭＩｉｗｉｈｎｏｅｕｐｉｓｂｓｎｒｑｅｃｄｌｔｎｓｈｍｅｅｕｔｆｃｎｕｔｄＥｎｓｔｉｇｐｗｒｓｐｌｙｕｉｇｆｅｕｎｙｍｏｕａｉｃｅｏｃｅｏ

通过扩频频率抖动减少电磁干扰EMI

环测威官网：/文章探讨了扩频频率抖动技术，以减少从SMPS EMI噪声。

在扩频频率抖动技术中，开关频率在关于标称值的有限范围内扫描。

可以使用经典频率调制理论来解释该技术。

让我们回顾一下FM调制的一些基础知识，首先是时域，然后是频域。

FM调制教程频率调制- 时域信号考虑未调制的载波（1）注意，（1）中的相位φ是常数。

该波的（角度）频率定义为（2）请注意，此频率是恒定的。

现在考虑形式的正弦曲线（3）注意，现在相位θ（t）是时间的函数。

产生的波形称为角度调制信号。

当相位与调制信号成正比时，m（t）：（4）产生的信号称为相位调制（PM）信号。

当相位θ（t）与调制信号的积分成比例时环测威官网：/（5）产生的信号称为调频（FM）信号。

设s（t）由式（1）表示。

（3），在哪里（6）s（t）的瞬时频率（以赫兹为单位）定义为（7）要么（8）使用Eq。

（5），对于FM调制的情况，我们得到瞬时频率为（9）要么（10）环测威官网：/这就是调用这种信令频率调制的原因- 瞬时频率以与调制信号m（t）成正比的方式围绕分配的载波频率f c变化。

调制波形可以是正弦波，三角波，指数波，对称波，非对称波，线性波，非线性波等。

图1显示了具有正弦调制的FM调制信号。

图1：具有正弦调制的FM调制信号瞬时频率和载波频率之间的差异称为频率偏差f d（t），并且等于（11）环测威官网：/峰值频率偏差是（12）对于FM信号，峰值频率偏差与峰值调制电压有关（13）如图2所示。

图2：正弦调制信号和相应FM信号的瞬时频率环测威官网：/的频率调制指数由下式给出（14）其中ΔF是峰值频率偏差，BW是调制信号的带宽。

对于正弦调制的情况，BW仅仅是正弦波的频率f m，并且频率调制指数变为（15）频率调制- 频域光谱SMPS发射相对于开关频率是周期性的。

发射中心处于开关频率及其谐波。

通过调制开关频率，创建了边带，并且扩大了发射光谱。

功率分布在散布在许多边带频率周围的较小片段中。

开关电源EMI各频点超标如何解决？

开关电源EMI各频点超标如何解决？问题来源作为工作于开关状态的能量转换装置，开关电源的电压、电流变化率很高，产生的干扰强度较大；干扰源主要集中在功率开关期间以及与之相连的散热器和高平变压器，相对于数字电路干扰源的位置较为清楚；开关频率不高（从几十千赫和数兆赫兹），主要的干扰形式是传导干扰和近场干扰；而印刷线路板（PCB）走线通常采用手工布线，具有更大的随意性，这增加了PCB分布参数的提取和近场干扰估计的难度。

具体的解决方法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）。

1M-5MHz：差模共模混合，采用输入端并一系列X电容来滤除差摸干扰并分析出是哪种干扰超标并解决；5MHz：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绕2圈会对10MHZ以上干扰有较大的衰减（diudiu2006）;对于 25--30MHZ不过可以采用加大对地Y电容、在变压器外面包铜皮、改变PCBLAYOUT、输出线前面接一个双线并绕的小磁环，最少绕10圈、在输出整流管两端并RC滤波器。

1M-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。

5MHz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。

20M-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。