开关电源EMI模块详解
开关电源EMI滤波器原理与设计
提高设备性能
EMI滤波器可以减少电磁干扰对周围 设备的影响，提高整个系统的性能和 稳定性。
EMI滤波器的分类与特点
分类
EMI滤波器根据不同的应用场景 和需求，可分为有源滤波器和无
源滤波器。
有源滤波器特点
有源滤波器通过放大电路和比较电 路实时检测干扰信号并消除，具有 较高的滤波效果，但成本较高。
无源滤波器特点
评估
通过对EMI滤波器性能的测试数据进行统计和分析，可以评 估其性能是否满足设计要求和标准。
优化建议
根据评估结果，可以提出针对性的优化建议，如改进滤波器 电路设计、选用更高性能的器件等。同时，也可以根据实际 应用场景和需求，对EMI滤波器进行定制化设计和生产。
05
EMI滤波器在开关电源中的应 用案例
01
02
03
插入损耗
滤波器对信号的衰减程度 ，通常用分贝（dB）表示 。
阻抗
滤波器对不同频率信号的 阻抗，通常用欧姆（Ω） 表示。
带宽
滤波器对信号的频率范围 ，通常用赫兹（Hz）表示 。
EMI滤波器的工作原理及作用机理
工作原理
EMI滤波器通过在电路中引入阻抗和感抗，对高频干扰信号进行抑制，从而减 小电磁干扰对电源的影响。
电设备的安全和稳定。
以上案例表明，EMI滤波器在开 关电源中具有广泛的应用，对于 提高电源性能、确保设备安全稳
定运行具有重要作用。
06
未来发展趋势与挑战
新型EMI滤波器技术的研究与发展
新型EMI滤波器技术
随着电子设备对性能和效率的要求不断提高，新型EMI滤波器技术的研究与发展成为重要趋势。这包 括研究新的滤波器结构、材料和设计方法，以提高EMI滤波器的性能和效率。
开关电源EMI滤波器原理与设计
EMI滤波器的分类
按安装位置分类
可以分为输入EMI滤波器和输出EMI滤波器。输入EMI滤波器安装在电源输入 端，用于抑制电网中的电磁干扰；输出EMI滤波器安装在电源输出端，用于抑 制电源对负载的电磁干扰。
按元件分类
可以分为无源EMI滤波器和有源EMI滤波器。无源EMI滤波器主要由电感和电容 组成，有源EMI滤波器则增加了运算放大器等电子元件。
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工业控制
如PLC、伺服驱动、传感器等。
汽车电子
如发动机控制、刹车控制等。
案例一：某型号电源的EMI滤波器设计
背景介绍
某型号电源在运行过程中出现了严重 的EMI干扰问题。
设计方案
采用EMI滤波器对电源输出端的干扰 进行抑制。
设计细节
根据电源的输出阻抗特性和干扰频率 ，选择合适的滤波器元件和结构。
实验验证
提高效率
优化电路拓扑结构，以提高电源的效率。例如， 采用同步整流、软开关等技术。
降低电磁干扰
合理设计电路拓扑结构，降低开关电源本身产生 的电磁干扰。
改进元件布局和布线
优化元件布局
合理安排各个元件的位置，以减小它们之间的相互干扰。
合理布线
优化线路布局，减小电流回路的大小和复杂度，以降低线路的电 感和电阻。
样品制作阶段
制作滤波器样品，并进行初步 的测试和验证。
批量生产阶段
在生产线上进行批量生产，并 进行持续的测试和验证。
应用现场阶段
在实际使用现场进行应用和验 证，确保滤波器的性能和效果
符合设计要求。
06
开关电源EMI滤波器应用 与案例分析
应用领域
电力电子设备
如电源、逆变器、变频器等。
教你如何通俗理解开关电源EMI
蓝色： 正弦波
绿色： 三角波
红色： 方波
可以看到，正弦波只有基波分量，但是三角波和方波含有高次谐波，谐波最大的是方波。
也就是说如果电流或者电压波形，是非正弦波的信号，都能分解出高次谐波。
那么如果同样的方波，但是上升下降时间不同，会怎样呢。
2.切断传播途径
3.增强抵抗力，这个就是所谓的Eபைடு நூலகம்C（电磁兼容）
解释以下名词：
传导干扰：也就是噪音通过导线传递的方式。
辐射干扰：也就是噪音通过空间辐射的方式传递。
差模干扰：由于电路中的自身电势差，电流所产成的干扰，比如火线和零线，正极和负极。
共模干扰：由于电路和大地之间的电势差，电流所产生的干扰。
6.采用反向恢复好的二极管，二极管的反向恢复电流，不但会带来高di/dt.还会和漏感等寄生电感共同造成高的dv/dt.
但事实上，开关电源是EMI发射源无法根本解决。而且一些从源头抑制EMI的方法同时会降低效率，所以从传播途径来抑制EMI显得尤为重要。
下面来看一下传播途径，这个是poon & Pong 两位教授总结的传播途径，比较的直观全面 。
所以在测试干扰的时候，需要测试各种频率下的噪音强度。
那么在开关电源中，这些噪音的来源是什么呢？
开关电源中，由于开关器件在周期性的开合，所以，电路中的电流和电压也是周期性的在变化。那么那些变化的电流和电压，就是噪音的真正源头。那么有人可能会问，我的开关频率是100KHz的，但是为什么测试出来的噪音，从几百K到几百M都有呢？
3.适当降低开关速度，降低开关速度，可以降低开关时刻的di/dt,dv/dt。对高频段的EMI有好处。
开关电源emi电路原理
开关电源emi电路原理
开关电源EMI电路是指用来抑制电磁干扰（EMI）的电路。
开关电源是一种使用开关元件（如晶体管或MOSFET）工作
的电源，通过周期性地开关电流来提供电能。
开关电源会产生一定的电磁干扰，主要原因有以下几点：
1. 开关元件的快速开关会引起电压和电流的急剧变化，导致高频谐波成分的产生；
2. 开关电源中的变压器和电感器会产生磁场，进一步引起电磁辐射；
3. 开关电源中的电容器会产生串扰电容耦合，导致干扰信号的传导。
为了抑制开关电源的电磁干扰，可以采取以下措施：
1. 在开关电源输入端添加滤波器，用来抑制高频噪声，常见的滤波器包括电容滤波器和电感滤波器；
2. 设计合适的开关元件驱动电路，减小开关元件的开关速度，从而减小高频谐波的产生；
3. 采用引入屏蔽外壳或屏蔽包围电路等的屏蔽手段，减小电磁辐射；
4. 采用良好的地线布局和接地措施，降低地线电阻和噪声干扰；
5. 使用高频绕线技术和特殊布板设计，减少电感和电容器之间的串扰。
通过以上措施，可以有效地抑制开关电源产生的电磁干扰，提高电源的抗干扰能力，确保设备的正常运行。
反激开关电源EMI剖析
振荡2产生的共槟差模^>1#的路径：
振荡2同样将产生共模、差模⑽，其路 径 和振荡1的分析相时,在此略去、
（迠参照振课I的分析）
20 «^/4
1«我£中
措施三：散热片接Rs的地端： 1=1的为/将散热片一—地_ 这 ■支路旁路种，从而减 小到地 的电流。其效果如卩图: 可看 出.在低频时较介效：在 荡频 时,效果不明显,这主要 是因为 在締时，管脚直接对 地的士容 己有相当的作用， 红色：散热片未接地 兰色：散热片接地
22
3.3综合的日1\11效果
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用RC snubber,让能品消耗在R l：o同时
14
2.4.3 01振荡2的分析
振荡2的形成机理:振荡2则是由于-次侧^108^ №)(86产生的切 振 荡2通 过变旺器的复制作用而传到丁副边，它形成共模、差模11(^的路径, 和振荡1 一 致》
开关电源的输入emi 差模电感磁芯材料
开关电源的输入EMI差模电感磁芯材料引言开关电源是一种常见的电源应用，其设计和使用中需要考虑电磁干扰（EMI）的问题。
差模电感是开关电源中重要的组成部分，其磁芯材料的选择对EMI性能有着重要的影响。
本文将深入探讨开关电源的输入EMI差模电感磁芯材料的选择与应用。
差模电感的作用差模电感是开关电源中的滤波元件，主要作用有： 1. 过滤高频噪声：差模电感可以阻隔高频噪声，提高开关电源的抗干扰能力。
2. 平滑输出电流：差模电感能够减小开关电源输出的纹波电流，提高电源的稳定性和效率。
差模电感的结构和特点差模电感一般由磁芯、线圈和外壳组成。
其结构特点包括： 1. 磁芯材料：磁芯材料是差模电感的核心组成部分，决定了其电磁性能。
2. 线圈：线圈是差模电感的导电元件，同时也是差模电感电感值的决定因素。
3. 外壳：外壳对差模电感的屏蔽性能和机械强度有着重要影响。
磁芯材料的选择不同的磁芯材料具有不同的磁性能和电磁性能，对差模电感的EMI性能有着直接的影响。
常见的磁芯材料包括： 1. 铁氧体（Ferrite）：铁氧体是一种性能稳定、价格相对便宜的磁芯材料。
在高频范围内的磁导率较低，适用于高频开关电源的差模电感。
2. 铁氟龙氧体（Powder Iron）：铁氟龙氧体磁芯具有较高的饱和磁感应强度和磁导率，适用于高功率开关电源的差模电感。
3. 磁性不锈钢（MPP）：磁性不锈钢磁芯具有较高的饱和磁感应强度和磁导率，同时具有良好的磁滞特性和稳定的温度性能，适用于高性能开关电源的差模电感。
磁芯材料的性能参数对于差模电感的磁芯材料，我们需要关注以下几个重要的性能参数： 1. 饱和磁感应强度（Bs）：材料能承受的最大磁感应强度。
影响差模电感的磁能存储能力和工作点的选择。
2. 相对磁导率（μr）：材料相对于真空中的磁导率。
决定了磁芯中的磁感应强度和磁场能量的关系。
3. 硬磁饱和（Hcs）：材料达到饱和磁感应强度所需的磁场强度。
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滤波器是用来减少开关电源产生的电磁干扰(EMI)的一种装置。
EMI是指开关电源工作时产生的高频干扰信号，可能会对其他电子设备、无线通信和无线电接收产生干扰，影响它们的正常工作。
EMI滤波器通过合理设计，能有效地抑制开关电源产生的EMI信号，从而减少对其他设备的干扰。
EMI滤波器的原理是基于电流和电压的相位关系来实现的。
开关电源在工作时会产生高频电流脉冲，而这些电流脉冲会通过开关电源输入端的电容等元件，从而形成高频电流回路。
EMI滤波器通过给开关电源输入端加上一个电感元件，阻断高频电流回路的形成，从而减小EMI信号的辐射。
设计EMI滤波器时需要考虑以下几个因素：1.工作频率范围：EMI滤波器需要在开关电源产生EMI信号的频率范围内有效工作。
根据具体的应用环境和要求，选择合适的滤波器工作频率范围。
2.滤波特性：滤波器需要具有良好的滤波特性，对于较高频率的EMI信号能够有较好的抑制效果。
常用的滤波器类型有低通滤波器、带通滤波器和带阻滤波器等。
3.过渡区域：滤波器在过渡区域需要平衡阻抗和频率之间的变化。
过渡区域越宽，滤波器的性能越好。
过渡区域的宽度需要根据具体要求进行设计。
4.安全和可靠性：EMI滤波器需要满足安全和可靠性的要求。
在设计过程中，需要考虑电源参数范围、电流和电压的安全范围等因素，以确保滤波器的稳定性和可靠性。
设计EMI滤波器的方法有多种，可以根据需求选择不同的设计方法。
常见的方法包括线性滤波器设计、Pi型滤波器设计和C型滤波器设计等。
其中，Pi型滤波器是应用最广泛的一种，它由两个电感和一个电容组成，能够对高频信号进行抑制。
总之，开关电源EMI滤波器的原理和设计研究是为了降低开关电源产生的电磁干扰，保证其他设备的正常工作。
通过合理的滤波器设计和选择合适的滤波器类型，可以有效地减少EMI信号对其他设备的干扰，提高系统的抗干扰性能。
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。
开关电源EMI滤波器电路（安规电容）
开关电源EMI滤波器电路（安规电容）开关电源为减小体积、降低成本,单片开关电源一般采用简易式单级EMI滤波器,典型电路图1所示。
图（a）与图（b）中的电容器C能滤除串模干扰,区别仅是图（a）将C接在输入端,图（b）则接到输出端。
图（c）、（d）所示电路较复杂,抑制干扰的效果更佳。
图（c）中的L、C1和C2用来滤除共模干扰,C3和C4滤除串模干扰。
R为泄放电阻,可将C3上积累的电荷泄放掉,避免因电荷积累而影响滤波特性;断电后还能使电源的进线端L、N不带电,保证使用的安全性。
图（d）则是把共模干扰滤波电容C3和C4接在输出端。
EMI滤波器能有效抑制单片开关电源的电磁干扰。
图2中曲线a 为加EMI滤波器时开关电源上0.15MHz～30MHz传导噪声的波形（即电磁干扰峰值包络线）。
曲线b是插入如图1（d）所示EMI滤波器后的波形,能将电磁干扰衰减50dBμV～70dBμV。
显然,这种EMI滤波器的效果更佳。
图中c1 c2 c3 c4都是安规安规电容的定义安规电容是指用于这样的场合，即电容器失效后，不会导致电击，不危及人身安全. 它包括了X电容和Y电容。
x电容是跨接在电力线两线（L-N）之间的电容，一般选用金属薄膜电容；Y电容是分别跨接在电力线两线和地之间（L-E，N-E）的电容，一般是成对出现。
基于漏电流的限制，Y电容值不能太大，一般X 电容是uF级，Y电容是nF级。
X电容抑制差模干扰，Y电容抑制共模干扰。
Y 电容的电容量必须受到限制，从而达到控制在额定频率及额定电压作用下，流过它的漏电流的大小和对系统EMC性能影响的目的。
GJB151规定Y电容的容量应不大于0.1uF。
X电容底下又分为X1, X2, X3，主要差别在于: 1. X1耐高压大于2.5 kV, 小于等于4 kV, 2. X2耐高压小于等于2.5 kV, 3. X3耐高压小于等于1.2 kVY电容底下又分为Y1, Y2, Y3，Y4, 主要差别在于: 1. Y1耐高压大于8 kV, 2. Y2耐高压大于5 kV, 3. Y3耐高压 n/a 4. Y4耐高压大于2.5kV在滤波电路上有X电容，就是跨接L-N线；Y电容就是N-G线。
开关电源EMI滤波电路元件解析——仅一篇三分钟小文档令人瞠目结舌(民熔)
开关电源EMI滤波电路元件剖析电源是最容易被忽视的组件之一，不过其各路电压输出规格、电压稳定性、发生异常时的保护性却有相当重要的地位，因为主机内所有配件的所需电力均需由电源供应器供应，同时随着各硬件于不同状态下的耗电量去调节输出负载，又要兼顾长时间操作及全载输出的稳定性。
以下从开关电源交流输入端EMI滤波电路常见的组件开始介绍。
1、交流电输入插座此为交流电从外部输入电源的第一道关卡，为了阻隔来自电力在线干扰，以及避免电源运作所产生的交换噪声经电力线往外散布干扰其它用电装置，都会于交流输入端安装一至二阶的EMI(电磁干扰)Filter(滤波器)，其功能就是一个低通滤波器，将交流电中所含高频的噪声旁路或是导向接地线，只让60Hz左右的波型通过。
2、X电容(Cx，又称为跨接线路滤波电容)、Y电容(Cy，又称为线路旁通电容器)X电容是EMI滤波电路组成中，用来跨接火线(L)与中性线(N)间的电容，用途是消除来自电力线的低通常态噪声。
Y电容为跨接于浮接地(FG)和火线(L)/中性线(N)之间，用来消除高通常态及共态噪声。
3、共态扼流圈(交连电感)共模态扼流圈在滤波电路中为串联在火线(L)与中性线(N)上，用来消除电力在线低通共态以及射频噪声。
有些电源的输入端线路，会有缠绕在磁芯上的设计，V♥攻种耗“民熔电气集团”快来看看也可以当作是简单的共态扼流圈。
其外观有环形与类似变压器的方形，部分可以见到外露的线圈。
4、保险丝保险丝就是当其流过其上的电流值超出额定限度时，会以熔断的方式来保护连接于后端电路，一般使用于电源供应器中的保险丝为快熔型，比较好的会使用防爆式保险丝，其与一般保险丝最大的差别是外管为米色陶瓷管，内填充防火材质避免熔断时产生火花。
5、负温度系数电阻(NTC)因为电源接通电源瞬间，其内的高压端电解电容属于无电状态，充电瞬间将产生过大电流突波以及线路压降，可能使桥式整流器等组件超出其额定电流而烧坏。
NTC使用时串联于L或N线路上，启动时其内部阻抗值可以限制充电瞬间的电流值，而负温度系数的定义是其电阻会随其温度上升而降低，所以随着电流流过本体使温度逐渐升高后，其阻值会随着降低，避免造成不必要功率消耗，其外观大多为黑色及墨绿色的圆饼状元件。
开关电源原理及EMI介绍
开关电源原理一、开关电源的电路组成：开关电源的主要电路是由输入电磁干扰滤波器（EMI）、整流滤波电路、功率变换电路、PWM 控制器电路、输出整流滤波电路组成。
辅助电路有输入过欠压保护电路、输出过欠压保护电路、输出过流保护电路、输出短路保护电路等。
开关电源的电路组成方框图如下：二、输入电路的原理及常见电路：1、AC输入整流滤波电路原理：① 防雷电路：当有雷击，产生高压经电网导入电源时，由MOV1、MOV2、MOV3：F1、F2、F3、FDG1组成的电路进行保护。
当加在压敏电阻两端的电压超过其工作电压时，其阻值降低，使高压能量消耗在压敏电阻上，若电流过大，F1、F2、F3会烧毁保护后级电路。
② 输入滤波电路：C1、L1、C2、C3组成的双π型滤波网络主要是对输入电源的电磁噪声及杂波信号进行抑制，防止对电源干扰，同时也防止电源本身产生的高频杂波对电网干扰。
当电源开启瞬间，要对C5充电，由于瞬间电流大，加RT1（热敏电阻）就能有效的防止浪涌电流。
因瞬时能量全消耗在RT1电阻上，一定时间后温度升高后RT1阻值减小（RT1是负温系数元件），这时它消耗的能量非常小，后级电路可正常工作。
③ 整流滤波电路：交流电压经BRG1整流后，经C5滤波后得到较为纯净的直流电压。
若C5容量变小，输出的交流纹波将增大。
2、 DC输入滤波电路原理：① 输入滤波电路：C1、L1、C2组成的双π型滤波网络主要是对输入电源的电磁噪声及杂波信号进行抑制，防止对电源干扰，同时也防止电源本身产生的高频杂波对电网干扰。
C3、C4为安规电容，L2、L3为差模电感。
② R1、R2、R3、Z1、C6、Q1、Z2、R4、R5、Q2、RT1、C7组成抗浪涌电路。
在起机的瞬间，由于C6的存在Q2不导通，电流经RT1构成回路。
当C6上的电压充至Z1的稳压值时Q2导通。
如果C8漏电或后级电路短路现象，在起机的瞬间电流在RT1上产生的压降增大，Q1导通使Q2没有栅极电压不导通，RT1将会在很短的时间烧毁，以保护后级电路。
开关电源产生EMI的原理
开关电源产生EMI的原理开关电源产生EMI的原因较多,其中由基本整流器产生的电流高次谐波干扰和变压器型功率转换电路产生的尖峰电压干扰是主要原因.基本整流器的整流过程是产生EMI最常见的原因.这是因为正弦波电源通过整流器后变成单向脉动电源已不再是单一频率的电流,此电流波可分解为一直流分量和一系列频率不同的交流分量之和.实验结果表明,谐波(特别是高次谐波)会沿着输电线路产生传导干扰和辐射干扰,一方面使接在其前端电源线上的电流波形发生畸变,另一方面通过电源线产生射频干扰.变压器型功率转换电路用以实现变压、变频以及完成输出电压调整,是开关稳压电源的核心,主要由开关管和高频变压器组成.它产生的尖峰电压是一种有较大幅度的窄脉冲,其频带较宽且谐波比较丰富.产生这种脉冲干扰的主要原因是:(1)开关功率晶体管感性负载是高频变压器或储能电感在开关管导通的瞬间,变压器初级出现很大的涌流,将造成尖峰噪声.这个尖峰噪声实际上是尖脉冲,轻者造成干扰,重者有可能击穿开关管.(2)由高频变压器产生的干扰当原来导通的开关管关断时,变压器的漏感所产生的反电势E=-Ldi/dt其值与集电极的电流变化率(di/dt)成正比,与漏感量成正比,叠加在关断电压上,形成关断电压尖峰,形成传导性电磁干扰,既影响变压器的初级,还会传导向配电系统,影响其它用电设备的安全和经济运行.(3)由输出整流二极管产生的干扰在输出整流二极管截止时,有一个反向电流,它恢复到零点的时间与结电容等因素有关.其中能将反向电流迅速恢复到零点的二级管称为硬恢复特性二极管,这种二极管在变压器漏感和其它分布参数的影响下,将产生较强的高频干扰,其频率可达几十MHz.对上述开关电源产生的EMI所采取的抑制措施,主要有正确选择半导体器件、变压器铁芯材料和在开关电源的电路中采取屏蔽、接地、滤波等几种方法.最近搞这个无桥电路,EMI问题实在是严重,只能理论上分析解决的措施了.。
开关电源emi滤波器原理与设计
1. 传导发射测试：测量开关电源EMI滤波器在电源线上 的传导发射电平。
3. 插入损耗测试：测量滤波器插入前后信号的衰减量， 反映滤波器的抑制能力。
测试结果分析与改进建议
结果分析
根据测试数据，分析开关电源EMI滤波器的性能，包括传导发射、辐射发射和 插入损耗等指标。
改进建议
根据分析结果，提出针对性的改进措施和建议，如优化滤波器电路设计、改进 元件参数等，以提高滤波器的性能。
05
开关电源EMI滤波器应用案例 分析
应用场景与案例选择
应用场景
开关电源广泛应用于各种电子设备中，如计算机、通信设备、家电等。在这些设 备中，EMI（电磁干扰）问题常常成为影响设备性能和稳定性的重要因素。
案例选择
为了更好地说明开关电源EMI滤波器的应用，本文选择了两个具有代表性的案例 进行分析，分别是计算机电源供应系统（PSU）和电动汽车充电桩。
03
开关电源EMI滤波器元件选择 与布局
元件选择的原则与技巧
元件选择的原则 选择低ESR（等效串联电阻）电容 选择低DCR（直流电阻）电感
元件选择的原则与技巧
选择低电阻、低电感的PCB（印刷电路板） 元件选择的技巧
根据EMI滤波器的性能要求，选择适当的元件值和类型
元件选择的原则与技巧
考虑元件的可靠性、耐温性能和寿命
考虑元件的成本和可获得性
元件布局的要点与注意事项
元件布局的要点 合理安排输入和输出线，避免平行布线
尽量减小电感器和电容器的距离
元件布局的要点与注意事项
输入和输出线应远离 PCB边缘
避免在PCB上形成大 的环路
元件布局的注意事项
元件布局的要点与注意事项
避免使用过长的元件引脚
反激开关电源EMI分析精讲
15
2.5 Flyback 架构noise 在频谱上的反应
编 号
１
频率 MHz 0.15
杂讯峰形成原因
开关频率的３次谐波
２
０.2
开关频率的４次谐波和 Mosfet 振荡 ２（１９０ . ５ KHz ）基波的迭加， 所以这部分较强 开关频率的５次谐波
３
0.25
４
0.35
开关频率的７次谐波５0.4没有加改良措施之前的原始EMI 效果（2KS/3KS 充电板 / 开关频率为50KHz）
2
二、Noise 的产生机理及传播途径：
2.1 Flyback架构的高频等效模型
Flyback架构高频等效模型
Cds：MOSFET的寄生等效电容， Cm：Mosfet D极对散热片杂散电容， Les：变压器副边对其他绕组的漏感， Cj：二极管的节电容Cj， Cd：输出二极管负极对散热片的杂散电容 Lep：变压器原边对其他绕组的漏感
20
3.2 改善传播途径：
措施二：变压器加法拉第铜环： 变压器是Noise传播的主要通道 之一，其中初级线圈和次级线 圈间杂散电容Ctx是重要因素。 而在变压器内部加法拉第铜环 是减小Ctx 的有效的方法之一。 效果如右下图。 红色：未加法拉第铜环
21
3.2 改善传播途径：
措施三：散热片接Rs的地端： 目的为了将 散热片－Ce—地－ LISN这一支路 旁路掉，从而减 小到地的电流。其效果如下图： 可看出，在低频时较有效；在 高频时， 效果不明显，这主要 是因为在高频时，管脚直接对 地的电容已有相当的作用。 红色：散热片未接地 兰色：散热片接地
③关断时的振荡 2产生较强的干扰。
5
2.3.1 开关频率谐波干扰的分析
Flyback 开关电源的EMI 分析
待测试的设备EUT通过阻 抗匹配网络LISN（或人工 电源网络）连接到干净的 交流电源上。
干扰产生机理及传播途径
Cds：MOSFET的寄生等效电容， Cj：二极管的结电容Cj， Cm：Mosfet D极对散热片杂散电容， Cd：输出二极管负极对散热片的杂散电容 Les：变压器副边对其他绕组的漏感， Lep：变压器原边对其他绕组的漏感 Ctx：变压器原边与副边之间的杂散电容，Ce：散热片对地的电容
Flyback 开关电源的干扰源 干扰源：大的di/dt和dv/dt 产生的地方： • • • • • 高频变压器TX1； MOSFET Q1 ； 输出二极管D1； 芯片的RC振荡； 驱动信号线；
Mosfet Q1 动作时产生的干扰
振荡1 振荡2
①Mosfet开通、关断时，具有很宽的频谱含量，开 关频率的谐波本身就是较强的干扰源。 ②关断时的振荡1产生较强的干扰。 ③关断时的振荡2产生较强的干扰。
Vin
n:1
D Lm Co Lk D G S
Vo Io
改善传播途径
变压器初次级加Y电容
改善传播途径
改善传播途径
综合的EMI 效果
开通瞬间的差模电流
关断瞬间的差模电流
共模电流的产生
共模电流主要是功率器件高频工作时产生的电压的瞬态变化。 1、Cde 2、Cm 和Cme 3、 Cs 和Coe 4、Ct 和Coe 5、 Ca 和Cme
差模电流和共模电流
差模电流在两根输入电源线间流动，两者相互构成电流回 路，即一根作为差模电流的源线，一根作为差模电流的回 线。共模电流在两根输入电源线上同方向流动，它们分别 与大地构成电流回路，即同时作为共模电流的源线或回线。
变压器模型
① Cp: 初级绕组的层间电容。 ② Coe: 输出线到大地的电容。 ③ Cme: 磁芯到大地的电容。 ④ Ca: 最外层绕组到磁芯的电容。 ⑤ Ct: 辅助绕组到次级绕组的电容。 ⑥Cs: 初级绕组到次级绕组的电容. ⑦ Cm: 最内层初级绕组到磁芯的 电容。
开关电源的传导EMI分析与抑制
在 MOSFET 交流电压分量单独作用下，副边电流源开路，由于副边流过电
流为零，所以原边电流也为零，在此变压器就不起作用了，只有励磁电感 Lm， 将上述电路图简化其等效电路图为：
在 MOSFET 单独作用下，其差模成分路径为：
其中，差模成分分两条支路，一条如红色所示，另一条如蓝色所示。在此等 效电路中，滤波电容 CB 一条支路给差模成分提供了路径，可以知道如果减小滤 波电容 CB 的阻抗， 则对差模成分分流更多， 在电阻 R1 和 R2 形成的电压会更小， 仪器检测幅值更低，一般我们都选取等效串联阻抗较小的滤波电容。另一条支路 中有激磁电感 Lm，单从差模成分的抑制方面考虑，增加激磁电感 Lm 的值可以
开关电源中的传导 EMI 分析与抑制
一、开关电源传导 EMI 产生的根源
1、测试传导 EMI 的线路图
LISN— Line Impedance Stabilization Network 源阻抗稳定网络（人工电源网络） 。 LISN 是电力系统中电磁兼容中的一项重要辅助设备。它可以隔离电网干扰，提 供稳定的测试阻抗，并起到滤波的作用。 LISN 是在进行传导干扰发射测试中，为了客观地考核受试设备（DUT）的 干扰，在电网与受试设备之间加入的网络。该网络具有以下功能： 1、在规定的频率范围内提供一个规定的稳定的线路阻抗。由于电网受各种 因素影响，使其线路阻抗不稳定。可是，在传导干扰的测量中，阻抗是非常重要 的。为了用电压法在进行传导发射电压的测量中能有一个统一的测试条件，而人 为的拟制一个稳定的线路阻抗。一般在射频段提供 50Ω网络阻抗。 2、 LISN 将电网与受试设备进行隔离。 供给 DUT 的电源必须是纯净的。 否则，电网将会向 DUT 注入干扰，EUT 也 会向电网馈入干扰，这就会在 EMC 分析仪上搞不清哪些是 EUT 上的干扰。所以，只有将二者隔离，测量结果才是 有效的。
开关电源EMI滤波器原理与设计
contents •开关电源EMI滤波器概述•EMI滤波器的工作原理•EMI滤波器的设计方法•EMI滤波器的制造工艺•EMI滤波器的测试与验证•EMI滤波器的应用与案例分析目录在开关电源中，EMI滤波器对于保护电源免受外部电磁干扰以及防止内部干扰影响其他电路具有重要意义，保证了电源的稳定性和可靠性。
EMI滤波器的定义与重要性EMI滤波器的重要性EMI滤波器定义EMI滤波器的分类EMI滤波器的特点EMI滤波器的分类与特点发展趋势技术挑战EMI滤波器的发展趋势EMI滤波器通常由电感、电容和电阻等元件组成，根据需要还可以加入铁氧体磁珠、二极管等其他元件。
其中，电感和电容的作用是阻止特定频率的电磁波通过，而电阻则可以吸收电磁波的能量。
EMI滤波器的电路设计需要根据开关电源的工作频率、电磁干扰的频率和幅度、以及所需的滤波效果等因素来确定元件的参数和电路结构。
插入损耗共模抑制比频带宽度耐压等级确定滤波器的性能指标包括滤波器的插入损耗、反射损耗、阻抗匹配等指标，根据应用场景和电磁兼容标准来确定。
包括电容器、电感器、电阻器等，根据设计需求来选择适当的元件类型和规格。
根据设计需求和元件参数，设计出满足性能指标的滤波器电路。
利用仿真软件对所设计的滤波器电路进行仿真验证，确保其性能指标符合要求。
将所设计的滤波器电路制作成样品，并进行测试，确保其实际性能符合设计要求。
选择适当的滤波器元件仿真验证制作与测试设计滤波器电路设计流程与步骤确定反射损耗反射损耗是指滤波器对信号的反射量，也是衡量滤波器性能的重要指标之一。
反射损耗的计算方法包括反射系数法和导纳变换法等。
确定插入损耗插入损耗是指滤波器插入前后信号电平的差值，是衡量滤波器性能的重要指标之一。
插入损耗的计算方法包括频域法和时域法等。
阻抗匹配为了使信号能够顺利传输，滤波器需要与信号源和负载阻抗进行匹配。
阻抗匹配的计算方法包括欧姆定律法和奇偶模分析法等。
参数选择与计算例如，设计一个针对某开关电源的EMI滤波器，需要考虑到该开关电源的工作频率、输出电压、输出电流等因素，以及所连接的负载特性和电磁兼容标准等。
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1)零线（N）、火线（L）、地线（G）:通常家里的三角插头的零火地的辨别是左零右火上地。
在
电源板上，我们所说的220V市电，其实就是有效值为220V，最大值为220*1.414V的交流正弦电压。
这个电压都在火线上，零线一般不带电，零线只是提供一个电流回路而已，两侧的电压差除以等效电阻就是电流。
它在供电端（发电厂、变电站等）接地，或在入户前重复接地，是工作接地线，是输电线路的一部分（由于是一个电流回路，加上流经处的等效电阻，所以零线也是会带电的）。
而地线是在用户端接地，和用电器的金属外壳或人体可接触部位连接，使机壳与大地等电位（一般是零电位），零线不与输电线路构成回路，所以理论上没有电流。
（市电一般都是零线不带电，火线带全部电，但是有些AC Source由于设置的缘故往往火线和零线都带上一半的电。
）
2)保险丝Fuse：保险丝一般加在L端，因为正常情况下L端带电，而N端是不带电的。
但是有
时候为了安全方面的考虑，在L端与N端都配有保险丝（为了防止人工插拔造成的反插）。
在输入端加保险丝是为了防止开机瞬间可能产生的尖峰大电流对电路造成的伤害。
它的工作原理是：大电流流过，造成发热，当温度达到保险丝的熔点以上时自动熔断以达到保护电路的作用。
我们选择保险丝一般都是选择慢熔性(用T表示)的，也就是说熔断所需要的能量较普通的保险丝更大，所以它有较大的抵抗瞬间脉冲的能力。
保险丝的熔断电流是额定电流的2倍。
当通过保险丝的电流超过额定电流1.45倍时，它的熔断时间要在5分钟之内，当通过保险丝的电流超过额定电流2倍时，它的熔断时间要在1分钟之内。
通过Q=PT=I2RT就可以选择熔点值。
选择Fuse，我们必须测出开机浪涌电流和稳态工作电流的波形图。
Fuse的额定电压要大于最大稳态工作电压；额定电流要大于最大稳态工作电流/温度折减率。
举个计算I2T的例子：假设开机有3个正弦波的浪涌波，其浪涌电流最大值和持续时间对应为：20A,10us；
10A，10us；5A,10us。
那么I2T=½ *202*0.00001+ ½*102*0.00001+ ½*52*0.00001=0.002625。
考虑到安全折减率，所以选用的 Fuse的I2T可以适当小于这个值。
由于Fuse要承受每次开机关机的浪涌电流冲击，所以我们要设定它可耐冲击的次数。
一般保险丝还会规定一个额定电压，即当保险丝保护后（断开），两端加额定电压时，仍然处于断开状态，不会造成安全隐患。
3)负温敏电阻NTCR：它的工作原理是阻值随着温度的升高而减小，主要功能也是用来保护电路，
开机瞬间一般电流比较大，此时温度低，负温敏电阻阻值大，阻止了大电流对电路的伤害。
选择这个电阻时，一般要考虑零功率电阻值和最大稳态电流。
零功率电阻值即25°C时的电阻值，选择它时要考虑到电路开机瞬间的尖峰大小，同时我们也要保证最大稳态电流大于电路的最大电流。
4)Y电容：就是电路上连接L端和G端，N端和G端的两个电容，它是安规电容（所谓安规电容，
就是当电容器失效后不会导致电击，不会危及人身安全。
举个例子：若X电容失效导致短路，那么电网的N端和L端直接短路，至少造成设备无法工作，而且使电网被短路；若Y电容失效导致短路，那么L端和地短路，使得某些外壳接地的电器的外壳直接带上高电压，从而对人身安全带来威胁。
所以安规电容除了滤除EMI外还要保证在发生失效的时候不至于产生以上危险），由于在电路上看起来很像Y型而得名。
它的作用主要是用来滤除高频成分以及共模噪声（大小相等，方向相反的信号，共模噪声又称对地噪声，指的是两根线分别对地的噪声。
实际应用中，温度的变化、各种环境噪声的影响都可以视作共模噪声）。
根据电路的峰值脉冲电压的不同可以选择不同的Y电容，在Adapter电路中我们一般选择Y1电容，它的额定电压为250V，耐高压超过8KV（此外还有Y2和Y3电容）。
各个地区对Y电容的漏电流都有不同规定，以漏电流不小于0.35mA，工作电压为220市电为例，那么容值一般选择小于3500PF（电容越大，漏电流相应也会越大）。
备注：i=CdV/dt，则C=idt/dVt=0.35*0.001*（1/50/4）/（220*1.414-0）=3500PF。
单纯用探头测Y电容两端，可能有一个电容两端是没有电压的，但是实际上，两个Y电容可能是平分电压的。
5)X电容：X电容连接在L端和N端之间，也是一个安规电容。
它们的作用主要是用来滤除差模
噪声。
X电容的容值允许比Y电容大，但此时必须在X电容的两端并联泄放电阻，用于防止电源线拔掉时，由于该电容的充放电过程而导致电源线插头长时间带电。
安规规定，当正在工作的机器在电源线被拔掉时，在两秒内，电源线插头的两端带电的电压必须小于原来额定电压的30%。
6)共模电感和差模电感：差模电感可用于配合X电容滤除差模干扰（一般都没加），共模电感可
用于配合Y电容滤除共模干扰。
7)泄放电阻：顾名思义，这里的电阻就是用来消耗X电容上面的电压，电容的容值越大，为了
保证在规定的时间内电压降到安全范围，我们就要相应的减小电阻的阻值。
根据以往的经验这里的电阻总值一般在1M-2M之间，但是在功率和电阻的结构上有要求。
如果不用贴片电阻的话，我们要用玻璃釉或者金属釉制成的电阻，并且功率要求在1W-2W。
由于结构方面的原因我们可以直接选择贴片电阻。
8)CAPZero芯片：现在多用CAPZero芯片加电阻来来替代单纯用泄放电阻组成的泄放回路。
当
CAPZero两端施加AC电压时，CAPZero会侦测到AC电压的存在，此时它会阻断电阻的吸收回路，在电路正常工作的时候就可以避免这部分的功耗。
当AC电压消失的时候，这个通路导通，X电容上的电压就会通过电阻消耗掉。
所以我们可以采用较大值的X电容，从而可以把电感量降低，从而达到降低成本的目的（由于AC存在的时候，电阻耗电通路关断，所以X电容上的电不会损耗在电阻上，可以取很大的值，而不必担心功耗的问题）。
9)压敏电阻RV：当两端电压低于其阈值电压时，流过其电流极小，此时呈现高阻抗状态。
当电
压超过阈值电压时，流过其电流急剧增大，利用这一功能可以抑制瞬间高压（流过电流变大，使得压降变大，从而减小电路工作电压）。
可用于过压保护电路以及吸收浪涌电流。
一般在电路中会并在整流桥的两个交流极之间或者NL两侧。
10)放电管：一般并联在共模电感两侧，当放电管的两极施加一定的电压的时候，便在极间产生
不均匀的电场，当电场强度达到一定值的时候，电极间产生电弧，电离气体，从而使放电管马上转入导通的状态，当浪涌电压消失的时候，恢复原状。
11)整流桥堆：桥堆是由4个二极管组成的，主要的作用是要把交流电整成直流电。
它的工作原
理是：利用二极管的单向导电性和管压降将交流电整成同一方向的脉动直流，然后通过电容的滤波和充放电整成直流电。
桥堆一般要选择耐压值超过电路中可能出现的最大电压，电流一般要大于电流中可能出现的最大冲击电流。