开关电源EMI整改方案

开关电源的EMI处理方法

一、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。

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；

②RCD缓冲电路采用1N4007 慢管；

③VCC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；

⑧PCB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。

50-100MHZ，普遍是输出整流管反向恢复电流引起。

①可以在整流管上串磁珠；

②调整输出整流管的吸收电路参数；

③可改变一二次侧跨接Y电容支路的阻抗,如PIN脚处加BEAD CORE或串接适当的电阻；

④也可改变MOSFET，输出整流二极管的本体向空间的辐射（如铁夹卡MOSFET; 铁夹卡DIODE，改变散热器的接地点）；

⑤增加屏蔽铜箔抑制向空间辐射。

200MHZ以上，开关电源已基本辐射量很小，一般可过EMI标准。

补充说明:

开关电源高频变压器初次间一般是屏蔽层的，以上未加缀述。开关电源是高频产品，PCB 的元器件布局对EMI.,请密切注意此点。

开关电源若有机械外壳，外壳的结构对辐射有很大的影响，请密切注意此点。主开关管、主二极管不同的生产厂家参数有一定的差异，对 EMC 有一定的影响，请密切注意此点。二、EMI滤波器设计原理

在开关电源中，主要的EMI骚扰源是功率半导体器件开关动作产生的DV/DT和DI/DT，因而电磁发射E ME(Electromagnetic Emission)通常是宽带的噪声信号，其频率范围从开关工作频率到几MHz。所以，传导型电磁环境（EME）的测量，正如很多国际和国家标准所规定，频率范围在0.15～30MHz。设计EMI滤波

器，就是要对开关频率及其高次谐波的噪声给予足够的衰减。基于上述标准，通常情况下只要考虑将频率

高于150kHz的EME衰减至合理

范围内即可。

在数字信号处理领域普遍认同的低通滤波器概念同样适用于电力电子装置中。简言之，

EMI滤波器设计可以理解为要满足以下要求：

1）规定要求的阻带频率和阻带衰减；（满足某一特定频率fstop有需要Hstop的衰减）；

2）对电网频率低衰减（满足规定的通带频率和通带低衰减）；

3）低成本。

三、开关电源EMI设计

1.开关电源的EMI源

开关电源的EMI干扰源集中体现在功率开关管、整流二极管、高频变压器等，外部环境对开关电源的干扰主要来自电网的抖动、雷击、外界辐射等。

（1）功率开关管

功率开关管工作在On-Off快速循环转换的状态，DV/DT和DI/DT都在急剧变换，因此，功率开关管既是电场耦合的主要干扰源，也是磁场耦合的主要干扰源。

（2）高频变压器

高频变压器的EMI来源集中体现在漏感对应的di/dt快速循环变换，因此高频变压器是磁场耦合的重要干扰源。

（3）整流二极管

整流二极管的EMI来源集中体现在反向恢复特性上，反向恢复电流的断续点会在电感（引线电感、杂散电感等）产生高dv/dt，从而导致强电磁干扰。

（4）PCB

准确的说，PCB是上述干扰源的耦合通道，PCB的优劣，直接对应着对上述EMI源抑制的好坏。

2.开关电源EMI传输通道分类

（1）传导干扰的传输通道

1）容性耦合

2）感性耦合

3）电阻耦合

a.公共电源内阻产生的电阻传导耦合；

b.公共地线阻抗产生的电阻传导耦合；

c.公共线路阻抗产生的电阻传导耦合；

（2）辐射干扰的传输通道

1）在开关电源中，能构成辐射干扰源的元器件和导线均可以被假设为天线，从而利用电偶极子和磁偶极子理论进行分析；二极管、电容、功率开关管可以假设为电偶极子，电感线圈可以假设为磁偶极子；

2）没有屏蔽体时，电偶极子、磁偶极子，产生的电磁波传输通道为空气（可以假设为自由空间）；

3）有屏蔽体时，考虑屏蔽体的缝隙和孔洞，按照泄漏场的数学模型进行分析处理。

3.开关电源EMI抑制的9大措施

在开关电源中，电压和电流的突变，即高DV/DT和DI/DT，是其EMI产生的主要原因。实现开关电源的EMC设计技术措施主要基于以下两点：

（1）尽量减小电源本身所产生的干扰源，利用抑制干扰的方法或产生干扰较小的元器件和电路，并进行合理布局；

（2）通过接地、滤波、屏蔽等技术抑制电源的EMI以及提高电源的EMS。

分开来讲，9大措施分别是：

①减小DV/DT和DI/DT（降低其峰值、减缓其斜率）；

②压敏电阻的合理应用，以降低浪涌电压；

③阻尼网络抑制过冲

④采用软恢复特性的二极管，以降低高频段EMI

⑤有源功率因数校正，以及其他谐波校正技术

⑥采用合理设计的电源线滤波器

⑦合理的接地处理

⑧有效的屏蔽措施

⑨合理的PCB设计

4.高频变压器漏感的控制