开关电源干扰耦合的两种方式

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浅析开关电源的电磁干扰及抑制方法

科
杜卫军
科技论坛ＩＩｌ
张霆
浅析开关电源的电磁干扰及抑制方法
（陕西长岭电子科技有限责任公司，陕西宝鸡７１０）２０６
摘要：先分析了开关电源产生电磁干扰的机理，目前几种有效的开关电源电磁干扰措施进行了分析比较，为开关电源电磁干扰的进一步就并研究提出参考建议。关键词：开关电源；电磁干扰；抑制；耦合
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—６一Leabharlann 引言数的提取和近场干扰估计的难度。频共存的电路系统中，应分别将低频电路、高频电随着科学技术的高速发展，电子系统的应用３Ｅ测试技术ＭＩ路、功率电路的地线单独连接后，再连接到公共参领域越来越广泛，子设备的种类也越来越多，电电目前诊断差模共模干扰的三种方法：射频电考上。子设备与人们的工作、生活的关系日益密切，它们流探头、差模抑制网络、噪声分离网络。用射频电滤波是抑制传导干扰的一种很好的办法。例对开关电源的要求越来越高。电子设备的小型化流探头是测量差模共模干扰最简单的方法，但测如，在电源输入端接上滤波器．可以抑制开关电源和低成本化，促使开关电源朝着轻、小和高效量结果与标准限值比较要经过较复杂的换算。差产生并向电网反馈的干扰，也可以抑制来自电网薄、率的方向发展。但随着开关电源工作频率的不断模抑制网络结构简单，测量结果可直接与标准限的噪声对电源本身的侵害。在滤波电路中，还采用提高，印制电路板的走线和元件的布局不当等原值比较，但只能测量共模干扰。噪声分离网络是最很多专用的滤波元件。如穿心电容器、三端电容因，它会产生各种干扰。这些干扰将会严重地污染理想的方法，但其关键部件变压器的制造要求很器、铁氧体磁环，它们能够改善电路的滤波特性。电网，影响邻近电子设备的正常工作。尽量降低开高。恰当地设计或选择滤波器，并正确地安装和使用关电源的电磁干扰，提高其使用范围，是从事开关４目前抑制干扰的『１种方法滤波器是抗干扰技术的重要组成部分。电源设计与应用时必须考虑的问题。５目前开关电源ＥＩＭ抑制措施的不足之处形成电磁干扰的三要素是干扰源、传播途径目许多科研院所都进行了开关电源ＥＩ和受扰设备。前。Ｍ因而抑制电磁干扰也应该从这三方现有的抑制措施大多从消除干扰源和受扰设（ｅｔｍｇｅｃｎｒｒｃ的研究，ＥｃｏａｎｔｔｅｎｅｌｒｉＩｅｅ）ｆ他们中有些面着手。首先应该抑制干扰源，直接消除干扰原备之间的耦合和辐射，切断电磁干扰的传播途径从ＥＩＭ产生的机理出发，有些从ＥＩＭ产生的影响因；其次是消除干扰源和受扰设备之间的耦合和出发，这的确是抑制干扰的一种行之有效的办法，消除干扰，或提高出发，都提出了许多有实用有价值的方案，这里我辐射，切断电磁干扰的传播途径；第三是提高受扰但很少有涉及直接控制干扰源，分析比较了几种有效的方案，并为开关电源ＥＩ设备的抗干扰能力，Ｍ减低其对噪声的敏感度。前受扰设备的抗扰能力，目其实后者还有许多发展的抑制干扰的几种措施基本匕都是用切断电磁干扰空间。ｌ开关电源电磁干扰的产生机理６改进措施的建议源和受扰设备之间的耦合通道，它们确是行之有开关电源产生的干扰。按噪声干扰源种类来效的办法。常用的方法是屏、蔽接地和滤波。目前从电磁干扰的传播途径出发来抑制干分，可分为尖峰干扰和谐波干扰两种；若按耦合通采用屏蔽技术可以有效地抑制开关电源的电扰，渐进成熟。已我们的视回到开关电源器件要路来分，可分为传导干扰和辐射干扰两种。现在按磁辐射干扰。例如，功率开关管和输出二极管通常本身来，从多年的工作实践来看，在电路方面要注噪声干扰源来分别说明：二极管的反向恢复时间有较大的功率损耗，为了散热往往需要安装散热意以下几：引起的干扰。高频整流回路中的整流二极管正向器或直接安装在电源底板上。器件安装时需要导印制板布局时，要将模拟电路区和数字电路导通时有较大的正向电流流过，在其受反偏电压热陛能好的绝缘片进行绝缘，这就使器件与底板区合理地分开，电源和地线单独引出，电源供给处而转向截止时，由于ＰＮ结中有较多的载流子积和散热器之间产生了分布电容，开关电源的底板汇集到一点；ＰＣＢ布线时，高频数字信号线要累，因而在载流子消失之前的一段时间里，电流会是交流电源的地线，因而通过器件与底板之间的用短线，主要信号线最好集中在ＰｃＢ板中心，反向流动，致使载流子消失的反向恢复电流急遽分布电容将电磁干扰耦合到交流输入端产生共模同时电源线尽可能远离高频数字信号线或用地线减少而发生很大的电流变化（ｉＯｄｄ。／可以根据耦合系数来布线，尽量减少干扰，解决这个问题的办法是采用两层绝缘片之隔开。其次，开关管工作时产生的谐波干扰。功率开关管间夹一层屏蔽片，并把屏蔽片接到直流地上，割断干扰耦合。在导通时流过较大的脉冲电流。例如芷激型、推挽了射频干扰向输入电网传播的途径。为了抑制开印制板的电源线和地线印制条尽可能宽，以型和桥式变换器的输入电流波形在阻性负载时近关电源产生的辐射，电磁干扰对其他电子设备的减小线阻抗，从而减小公共阻抗引起的干扰噪声。似为矩形波，其中含有丰富的高次谐波分量。当采影响，可完全按照对磁场屏蔽的方法来加工屏蔽器件多选用贴片元件和尽可能缩短元件的引用零电流、零电压开关时，这种谐波干扰将会很罩，然后将整个屏蔽罩与系统的机壳和地连接为脚度，以减小元件分布电感的影响。在电源端尽可小。另外。功率开关管在截止期间，高频变压器绕体，就能对电磁场进行有效的屏蔽。电源某些部能靠近器件接人滤波电容，以缩短开关电流的流组漏感引起的电流突变，也会产生尖峰干扰。分与大地相连可以起到抑制干扰的作用。例如，静通途径，如用ｌＦ铝电解和ｎ１Ｆ电容并联０交流输入回路产生的干扰。无工频变压器的电屏蔽层接地可以抑制变化电场的干扰；电磁屏接在电源脚上。于高速数字Ｉ对ｃ的电源端可以用开关电源输＾端整流管在反向恢复期间会引起高蔽用的导体厉上可以不接地，但不接地的屏蔽钽电解电容代替铝电解电容，因为钽电解的对地狈４频衰减振荡产生干扰。导体时常增强静电耦合而产生所谓“ 负静电屏蔽” 阻抗比铝电解小得多。开关电源产生的尖峰干扰和谐波干扰能量，效应，所以仍以接地为好，这样使电磁屏蔽能同时７结论通过开关电源的输入输出线传播出去而形成的干发挥静电屏蔽的作用。电路的公共参考点与大地产生开关电源电磁干扰的因素还很多，抑制扰称之为传导干扰；而渚波和寄生振荡的能量。通相连，可为信号回路提供稳定的参考电位。因此，电磁干扰还有大量的工作。全面抑制开关电源的过输入输出线传播时，都会在空问产生电场和磁系统中的安全保护地线、屏蔽接地线和公共参考各种噪声会使开关电源得到更广泛的应用。场。这种通过电磁辐射产生的干扰称为辐射干扰。地线各自形成接地母线后，最终都与大地相连。参考文献２联电源Ｅ的托ＭＩ在电路系统设计中应遵循 “ —点接地”的原ｆ元玲．１１曾浅谈开关电源电磁干扰的押制措施作为工作于开关状态的能量转换装置。开关则，如果形成多点接地，会出现闭合的接地环路，科技创新导报，２］电源的电压、电流变化率很高，产生的干扰强度当磁力线穿过该回路时将产生磁感应噪声，实际［刘志雄浅议开关电源的干扰源湖南农机，１较大；干扰源主要集中在功率开关期间以及与之上很难实现“ 一点接地” 。因此，为降低接地阻抗，ｆ周邦雄实用电源技术手册。３相连的散热器和高频变压器。相对于数字电路干消除分布电容的影响而采取平面式或多点接地，扰源的位置较为清楚；开关频率不高（从几十千赫利用—个导电平面（底板或多层印制板电路的导和数兆赫兹），主要的干扰形式为传导干扰和近场电平面层等）作为参考地，需要接地的各部分就近干扰；而印刷线路板（走线通常采用手工接到该参考地上。ＰｃＢ）为进一步减小接地回路的压降，布线，具有更大的随意性，这增加了ＰｃＢ分布参可用旁路电容减少返回电流的幅值。在低频和高

抑制开关电源电磁干扰的措施

抑制开关电源电磁干扰的措施开关电源存在着共模干扰和差模干扰两种电磁干扰形式。

根据上篇分析的电磁干扰源，结合它们的耦合途径，可以从EMI 滤波器、吸收电路、接地和屏蔽等几个方面来抑制干扰，把电磁干扰衰减到允许限度之内。

1.交流输入EMI 滤波器滤波是一种抑制传导干扰的方法，在电源输入端接上滤波器可以抑制来自电网的噪声对电源本身的侵害，也可以抑制由开关电源产生并向电网反馈的干扰。

电源滤波器作为抑制电源线传导干扰的重要单元，在设备或系统的电磁兼容设计中具有极其重要的作用。

电源进线端通常采用如图1 所示的EMI 滤波器电路。

该电路可以有效地抑制交流电源输入端的低频差模骚扰和高频段共模骚扰。

在电路中，跨接在电源两端的差模电容Cx1、Cx2 （亦称X 电容）用于滤除差模干扰信号，一般采用陶瓷电容器或聚脂薄膜电容器，电容值通常取0.1~ 0. 47F。

而中间连线接地的共模电容Cy1和Cy2 （亦称Y 电容）则用来短路共模噪声电流，取值范围通常为C1=C2 # 2200 pF。

抑制电感L1、L2 通常取100~ 130H，共模扼流圈L 是由两股等同并且按同方向绕制在一个磁芯上的线圈组成，通常要求其电感量L#15~ 25 mH。

当负载电流渡过共模扼流圈时，串联在火线上的线圈所产生的磁力线和串联在零线上线圈所产生的磁力线方向相反，它们在磁芯中相互抵消。

因此，即使在大负载电流的情况下，磁芯也不会饱和。

而对于共模干扰电流，两个线圈产生的磁场是同方向的，会呈现较大电感，从而起到衰减共模干扰信号的作用。

2.利用吸收电路开关电源产生EMI 的主要原因是电压和电流的急剧变化，因而需要尽可能地降低电路中电压和电流的变化率（ du/ dt 和di/ dt ）。

采取吸收电路能够抑制EMI，其基本原理就是在开关关断时为其提供旁路，吸收积蓄在寄生分布参数中的能量，从而抑制干扰的发生。

可以在开关管两端并联如图2（ a）所示的RC 吸收电路，开关管或二极管在开通和关断过程中，管中产生的反向尖峰电流和尖峰电压，可以通过缓冲的方法予以克服。

开关电源中常用的几种抑制电磁干扰的措施

开关电源中常用的几种抑制电磁干扰的措施形成电磁干扰的三要素是干扰源、传播途径和受扰设备。

因而,抑制电磁干扰也应该从这三方面着手。

首先应该抑制干扰源,直接消除干扰原因;其次是消除干扰源和受扰设备之间的耦合和辐射,切断电磁干扰的传播途径（见图2）;第三是提高受扰设备的抗扰能力,减低其对噪声的敏感度。

目前抑制干扰的几种措施基本上都是用切断电磁干扰源和受扰设备之间的耦合通道，它们确是行之有效的办法。

常用的方法是屏蔽、接地和滤波。

图1 共模干扰采用屏蔽技术可以有效地抑制开关电源的电磁辐射干扰。

例如,功率开关管和输出二极管通常有较大的功率损耗,为了散热往往需要安装散热器或直接安装在电源底板上。

器件安装时需要导热性能好的绝缘片进行绝缘,这就使器件与底板和散热器之间产生了分布电容,开关电源的底板是交流电源的地线,因而通过器件与底板之间的分布电容将电磁干扰耦合到交流输入端产生共模干扰,解决这个问题的办法是采用两层绝缘片之间夹一层屏蔽片,并把屏蔽片接到直流地上,割断了射频干扰向输入电网传播的途径。

为了抑制开关电源产生的辐射,电磁干扰对其他电子设备的影响,可完全按照对磁场屏蔽的方法来加工屏蔽罩,然后将整个屏蔽罩与系统的机壳和地连接为一体,就能对电磁场进行有效的屏蔽。

电源某些部分与大地相连可以起到抑制干扰的作用。

例如,静电屏蔽层接地可以抑制变化电场的干扰;电磁屏蔽用的导体原则上可以不接地,但不接地的屏蔽导体时常增强静电耦合而产生所谓“负静电屏蔽”效应,所以仍以接地为好,这样使电磁屏蔽能同时发挥静电屏蔽的作用。

电路的公共参考点与大地相连,可为信号回路提供稳定的参考电位。

因此,系统中的安全保护地线、屏蔽接地线和公共参考地线各自形成接地母线后,最终都与大地相连.在电路系统设计中应遵循“一点接地”的原则,如果形成多点接地,会出现闭合的接地环路,当磁力线穿过该回路时将产生磁感应噪声,实际上很难实现“一点接地”。

因此,为降低接地阻抗,消除分布电容的影响而采取平面式或多点接地,利用一个导电平面(底板或多层印制板电路的导电平面层等)作为参考地,需要接地的各部分就近接到该参考地上。

开关电源产生干扰的四条主要原因

开关电源产生干扰的四条主要原因1.开关电源本身的电磁干扰：开关电源采用高频开关器件进行开关操作，这会引起较高频率的电流和电压波形，并产生大量的电磁噪声。

这些高频噪声会通过电源线、输入滤波器和输出滤波器等途径进入其他电路和设备，引起干扰。

2.输入电源的电磁干扰：不同的设备可能共享相同的输入电源线路，当一个设备使用开关电源时，其产生的高频电磁噪声会通过共享的电源线路传播给其他设备，从而对它们产生干扰。

3.输出线路干扰：开关电源输出端连接的电源线路和负载线路也可能成为干扰源。

由于开关电源的开关操作会引起电流和电压的突变，这可能会在输出线路中产生较大的尖峰电流和瞬时电压斜率，同时伴随着较高频率的电流波形，进而对连接的负载产生干扰。

4.开关电源引起的电磁互感干扰：由于开关电源中的高频开关操作，其导线和电感元件之间会产生一定强度的电磁场。

当这些元件和其他线路或元件之间存在电磁耦合时，会发生电磁互感干扰。

这种耦合可能发生在电源线、输出线路和周围环境中，通过干扰线路中的电感元件或导线，引起其上产生的感应电流或感应电压，从而产生干扰。

为了减少开关电源产生的干扰，可以采取以下措施：1.优化开关电源的设计：通过合理选择高频开关器件和合适的电源变压器，以减少开关操作时产生的电磁噪声。

2.加强输入滤波：在开关电源的输入端添加滤波电路，能够有效滤除输入电源中的高频噪声，减少其对其他设备的干扰。

3.加强输出滤波：在开关电源的输出端添加输出滤波器，可以滤除输出线路中的高频噪声和尖峰电流，减少对连接设备的干扰。

4.电磁屏蔽措施：对开关电源所在的外壳进行屏蔽处理，防止其产生的电磁辐射波传播到周围环境中。

总之，开关电源产生的干扰主要与其本身设计和工作原理有关，通过合理设计、滤波和屏蔽措施，可以有效减少这些干扰，并保证设备的正常运行。

开关电源的电磁干扰解决方法

输出整流二极管的反向恢复问题可以通过在输出整流管上串联一个饱和电感来抑制，，饱和电感Ls与二极管串联工作。饱和电感的磁芯是用具有矩形BH曲线的磁性材料制成的。同磁放大器使用的材料一样，这种磁芯做的电感有很高的磁导率，该种磁芯在BH曲线上拥有一段接近垂直的线性区并很容易进入饱和。实际使用中，在输出整流二极管导通时，使饱和电感工作在饱和状态下，相当于一段导线；当二极管关断反向恢复时，使饱和电感工作在电感特性状态下，阻碍了反向恢复电流的大幅度变化，从而抑制了它对外部的干扰。
差模干扰抑制器通常使用低通滤波元件构成，最简单的就是一只滤波电容接在两根电源线之间而形成的输入滤波电路（如图6中电容CX1），只要电容选择适当，就能对高频干扰起到抑制作用。该电容对高频干扰阻抗甚底，故两根电源线之间的高频干扰可以通过它，它对工频信号的阻抗很高，故对工频信号的传输毫无影响。该电容的选择主要考虑耐压值，只要满足功率线路的耐压等级，并能承受可预料的电压冲击即可。为了避免放电电流引起的冲击危害，CX电容容量不宜过大，一般在0.01～0.1μF之间。电容类型为陶瓷电容或聚酯薄膜电容。
ID=2πfCYVcY
式中：ID为漏电流；
f为电网频率。
一般装设在可移动设备上的滤波器，其交流漏电流应<1mA；若为装设在固定位置且接地的设备上的电源滤波器，其交流漏电流应<3.5mA，医疗器材规定的漏电流更小。由于考虑到漏电流的安全规范，电容CY的大小受到了限制，一般为2.2～33nF。电容类型一般为瓷片电容，使用中应注意在高频工作时电容器CY与引线电感的谐振效应。
1.2 输入电流畸变造成的噪声
开关电源的输入普遍采用桥式整流、电容滤波型整流电源。，在没有 PFC功能的输入级，由于整流二极管的非线性和滤波电容的储能作用，使得二极管的导通角变小，输入电流i成为一个时间很短、峰值很高的周期性尖峰电流。这种畸变的电流实质上除了包含基波分量以外还含有丰富的高次谐波分量。这些高次谐波分量注入电网，引起严重的谐波污染，对电网上其他的电器造成干扰。为了控制开关电源对电网的污染以及实现高功率因数，PFC电路是不可或缺的部分。

开关电源的电磁干扰防制技术——传导篇

1 前言电源产品在做验证时，经常会遭遇到电磁干扰(EMI)的问题，有时处理起来需花费非常多的时间，许多工程师在对策电磁干扰时也是经验重于理论，知道哪个频段要对策那些组件，但对于理论上的分析却很欠缺。

笔者从事开关电源设计多年，希望能藉由之前对策的经验与相关理论基础做个整理，让目前正从事或未来想从事开关电源设计的人员对电磁干扰防制技术能有初步的认识。

开关电源的电磁干扰测试可分为传导测试与辐射测试，一般开关电源的传导测试频段是指150K~30MHz之间，而辐射干扰的频段是指30M~300MHz，300MHz之后的频段一般皆不是电源所产生，因此大都可以给予忽略。

下面内容章节包括开关电源的传导测试法规，测试与量测方式，基本概念，抑制传导干扰的滤波器设计，布线与变压器设计等章节。

2 传导测试的法规传导的法规因产品别的不同，其所适用之条文亦不同，一般是使用欧洲的EN-55022或是美国的FCC part15来定义其限制线，又可以区分为CLASS A与CLASS B两种标准，CLASS A为产品在商业与工业区域使用，CLASS B为产品在住宅及家庭区域使用，笔者所设计的产品为3C的家用电源，传导测试频段为150K~30MHz，在产品测试前请先确认申请的安规为何，不同的安规与等级会有不同的标准线。

图1举例为EN-55022CLASS B的限制线图，红色线为准峰值（QP, Quasi-peak）的限制线，粉红色为平均值（AV, Average）的限制线，传导测试最终的目地，就是测试的机台可以完全的低于其限制线，不论是QP值或AV值；一般在申请安规时，虽然只有在限制线下方即可申请，但多数都会做到低于2dB的误差以预防测试场地不同所导致的差异，而客户端有时会要求必需低于4~6dB来预防产品大量生产后所产生的误差。

图1图2图2为一量测后的例子，一般量测时都会先用峰值量测，因峰值量测是最简单且快速的方法，量测仪器以9KHz为一单位，在150K~30MHz之间用保持最大值(maximum hold)的方式来得到传导的峰值读值，用此来确认电源的最大峰值然后再依此去抓最高峰值的实际QP，AV值来减少扫描时间，图2的蓝色曲线为准峰值的峰值量测结果，一般在峰值量测完后会再对较高的6个频率点做准峰值(QP)与平均值(AV)的量测，就如同图2所标示。

详解几种可有效开关电源的电磁干扰抑制方法

详解几种可有效开关电源的电磁干扰抑制方法
目前，许多大学及科研单位都进行了开关电源EMI(Electromagnetic Interference)的研究，他们中有些从EMI 产生的机理出发，有些从EMI 产生的影响出发，都提出了许多实用有价值的方案。

这里分析与比较了几种有效的方案，并为开关电源EMI 的抑制措施提出新的参考建议。

开关电源电磁干扰的产生机理
开关电源产生的干扰，按噪声干扰源种类来分，可分为尖峰干扰和谐波干扰两种，若按耦合通路来分，可分为传导干扰和辐射干扰两种。

现在按噪声干扰源来分别说明：
1、二极管的反向恢复时间引起的干扰
高频整流回路中的整流二极管正向导通时有较大的正向电流流过，在其受反偏电压而转向截止时，由于PN 结中有较多的载流子积累,因而在载流子消失之前的一段时间里，电流会反向流动，致使载流子消失的反向恢复电流急剧减少而发生很大的电流变化(di/dt)。

2、开关管工作时产生的谐波干扰
功率开关管在导通时流过较大的脉冲电流。

例如正激型、推挽型和桥式变换器的输入电流波形在阻性负载时近似为矩形波，其中含有丰富的高次谐波分量。

当采用零电流、零电压开关时，这种谐波干扰将会很小。

另外，功率开关管在截止期间,高频变压器绕组漏感引起的电流突变，也会产生尖峰干扰。

3、交流输入回路产生的干扰
无工频变压器的开关电源输入端整流管在反向恢复期间会引起高频衰减振荡产生干扰。

开关电源产生的尖峰干扰和谐波干扰能量，通过开关电源的输入输出线传播。

开关电源的电磁干扰及其滤波措施

开关电源的电磁干扰及其滤波措施1引言开关电源与线性稳压电源相比，具有功耗小、效率高、体积小、重量轻、稳压范围宽等特点，广泛用于计算机及外围设备、通信、自动控制、家用电器等领域。

但开关电源的突出缺点是产生较强的电磁干扰(EMI)。

EMI信号既占有很宽的频率范围，又有一定的幅度，经传导和辐射会污染电磁环境，对通信设备和电子仪器造成干扰。

如果处理不当，开关电源本身就会变成一个干扰源。

随着电子产品的电磁兼容性(EMC)日益受到重视，抑制开关电源的EMI，提高电子产品的质量，使之符合有关EMC标准或规范，已成为电子产品设计者越来越关注的问题。

2开关电源产生EMI的原理开关电源产生EMI的因素较多，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因素。

它们所以产生于电源装置的内部，是由于开关电源中的二级管和晶体管在工作过程中产生的跃变电压和电流，通过高频变压器、储能电感线圈和导线以及系统结构、元件布局等而造成的。

基本整流器的整流过程是产生EMI最常见的原因。

这是因为正弦波通过整流器后不再是单一频率的电流，而是变成单向脉动电源，此电流波形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，较高的谐波(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，使接收机等产生噪声。

变压器型功率转换电路是实现变压、变频以及完成输出电压调整的部件，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辐度的窄脉冲，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电流，它在开关管过激励较大时，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。

两种开关电源变压器EMC设计方案分享

两种开关电源变压器EMC设计方案分享
对于电源变压器的新产品研发环节来说，EMC抗干扰设计是其中非常重要的一环，也是每个工程师都需要严禁对待的设计步骤。

EMC设计方案的设置合理与否，直接关系到开关电源变压器的工作效率和能耗控制。

今天我们将会分享两种实用性较强的电源变压器EMC设计方案，大家一其来看看吧。

在分享电源变压器的EMC设计方案之前，首先我们需要了解的一个概念是，究竟什幺是传导噪声。

在目前电子设备研发领域中，所谓的传导噪声干扰指的是设备在与供电电网连接工作时以噪声电流的形式通过电源线传导到公共电网环境中去的电磁干扰。

在开关电源变压器的实际抗干扰设置中，这种传导干扰又能够细分为共模干扰与差模干扰两种干扰模式。

共模干扰电流在零线与相线上的相位相等，而差模干扰电流在零线与相线上的相位相反。

差模干扰对总体传导干扰的贡献较小，且主要集中在噪声频谱低频端，较容易抑制。

共模干扰对传导干扰的贡献较大，且主要处在噪声频谱的中频和高频频段。

对共模传导干扰的抑制是电子设备传导EMC设计中的难点，也是最主要的任务。

就目前国内的反激式开关电源应用情况来看，大部分的开关电源电路中都会存在一些电压剧变的节点。

和电路中其他电势相对稳定的节点不同，这些节点的电压包含高强度的高频成分。

这些电压变化十分活跃的节点称为噪声活跃节点。

噪声活跃节点是开关电源电路中的共模传导干扰源，它作用于电路中的对地杂散电容就产生共模噪声电流M。

而电路中对EMI影响较大的寄生电容在电路中的分布如图1所示。

抑制开关电源电磁干扰

解析几种有效开关电源电磁干扰抑制前关于开关电源EMI（Electromagnetic Interference）的研究，有些从EMI产生的机理出发，有些从EMI 产生的影响出发，都提出了许多实用有价值的方案。

这里分析与比较了几种有效的方案，并为开关电源EMI 的抑制措施提出新的参考建议。

◆开关电源电磁干扰的产生机理开关电源产生的干扰,按噪声干扰源种类来分,可分为尖峰干扰和谐波干扰两种;若按耦合通路来分,可分为传导干扰和辐射干扰两种。

现在按噪声干扰源来分别说明：1、二极管的反向恢复时间引起的干扰高频整流回路中的整流二极管正向导通时有较大的正向电流流过,在其受反偏电压而转向截止时, 由于PN结中有较多的载流子积累,因而在载流子消失之前的一段时间里,电流会反向流动,致使载流子消失的反向恢复电流急剧减少而发生很大的电流变化(di/dt)。

2、开关管工作时产生的谐波干扰功率开关管在导通时流过较大的脉冲电流。

例如正激型、推挽型和桥式变换器的输入电流波形在阻性负载时近似为矩形波,其中含有丰富的高次谐波分量。

当采用零电流、零电压开关时,这种谐波干扰将会很小。

另外,功率开关管在截止期间,高频变压器绕组漏感引起的电流突变,也会产生尖峰干扰。

3、交流输入回路产生的干扰无工频变压器的开关电源输入端整流管在反向恢复期间会引起高频衰减振荡产生干扰。

开关电源产生的尖峰干扰和谐波干扰能量,通过开关电源的输入输出线传播出去而形成的干扰称之为传导干扰;而谐波和寄生振荡的能量,通过输入输出线传播时,都会在空间产生电场和磁场。

这种通过电磁辐射产生的干扰称为辐射干扰。

4、其他原因元器件的寄生参数，开关电源的原理图设计不够完美，印刷线路板（PCB）走线通常采用手工布置，具有很大的随意性，PCB的近场干扰大，并且印刷板上器件的安装、放置，以及方位的不合理都会造成EMI干扰。

◆开关电源EMI的特点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。

开关电源电磁干扰

开关电源电磁干扰源分析 2010-01-20 来源：电源网一、引言电磁兼容性(EMC)是指电子设备或系统在规定的电磁环境电平下不因电磁干扰而降低性能指标，同时它们本身产生的电磁辐射不大于规定的极限电平，不影响其它电子设备或系统的正常运行，并达到设备与设备、系统与系统之间互不干扰、共同可靠地工作的目的。

世界各国都相应制定了自己的EMC标准。

比如国际电工委员会的1EC61000及(C1SPR系列标准、欧洲共同体的FN系列标准、美国联邦通信委的FCC系列标准和我国现行的GT3/T13926系列EMC标准等。

随着国际电磁兼容法规的日益严格，产品的电磁兼容性能越来越受到重视。

开关电源作为一种电源设备，其应用越来越广泛。

随着电力电子器件的不断更新换代，开关电源的开关频率及开关速度不断提高，但开关的快速通断，引起电压和电流的快速变化。

这些瞬变的电压和电流，通过电源线路、寄生参数和杂散的电磁场耦合，会产生大量的电磁干扰。

二、开关电源的干扰源分析开关电源产生的电磁干扰(EMI)，按耦合通道来分，可分为传导干扰和辐射干扰;按噪声干扰源种类来分可分为尖峰干扰和谐波干扰。

开关电源在工作过程中所产生的浪涌电流和尖峰电压就形成了干扰源，工频整流滤波使用的大电容充电放电、开关管高频工作时的电压切换以及输出整流二极管的反向恢复电流都是这类干扰源。

三、电磁干扰的抑制措施电磁干扰由三个基本要素组合而产生：电磁干扰源;对该干扰能量敏感的设备;将电磁干扰源传输到敏感设备的媒介即传输通道或藕合途径。

对开关电源产生的电磁干扰所采取的抑制措施，主要从两个方而考虑：一是减小干扰源的干扰强度;一是切断干扰传播途径。

常用的抗干扰措施包括电路的隔离、屏蔽、接地、加装EMI滤波器以及PCB板的合理布局与布线。

1.电路的隔离在开关电源中，电路的隔离主要有：模拟电路的隔离、数字电路的隔离、数字电路与模拟电路之间的隔离。

主要目的是通过隔离元器件把噪声干扰的路径切断，从而达到抑制噪声干扰的效果。

浅谈开关电源电磁干扰及其抑制技术

浅谈开关电源电磁干扰及其抑制技术摘要：开关电源以其重量轻、体积小、效率高、可靠性高等优点得到了广泛的应用。

然而，开关电源的电磁干扰不容忽视。

近年来，随着科学技术的发展，电磁干扰问题涉及到的领域不断扩大。

特别是消费类电子电源的体积越来越小，功率越来越大，开关电源的功率密度越来越大，电磁干扰越来越严重，将极大地影响人们的生活和设备的运行。

因此，开关电源的电磁干扰抑制技术一直是国内相关技术人员的研究重点。

关键词：开关电源；电磁干扰；抑制技术引言随着电子信息技术的飞速发展，开关电源以其转换效率高、稳定性好等优点被广泛应用于各个领域。

开关电源在实际应用中经常发生电磁干扰，影响开关电源的使用体验。

解决开关电源的电磁干扰问题，促进开关电源的可靠稳定应用。

1.开关电源工作机理开关电源的主要作用是将电网交流电，转换为设备所需要的直流电，保证用电设备的正常运转。

开关电源电路主要由以下的部分组成：一、输入整流滤波电路；二、反馈控制电路；三、初级功率回路；四、次级整流滤波电路。

其中输入滤波电路主要包括过滤电网杂波的输入滤波器，其能阻止开关电源本身产生的干扰影响到电网，同时也能滤除电网的干扰，保证开关电源正常运行。

整流电路，将电网交流电转化为脉冲直流电。

给控制回路提供能量基础；反馈控制电路是是利用现代电力电子技术，通过对输出电压电流的采样比较，反馈控制开关管开通和关断的时间比率，以实现稳定输出，来满足电气设备的要求，保证整个电气部分的正常运行。

初级功率回路主要由高频变压器、初级开关管、功率检测电阻等组成。

接受反馈控制回路的调节，将整流电路的脉冲直流电，通过高频变压器传递到次级；次级整流滤波电路主要由次级二极管，储能及滤波电容和恒流恒压控制电路组成。

和反馈控制电路相关联，将变压器从初级传递的能量整流后进行一系列的处理，以提供设备所需的直流电压和电流。

1.电磁干扰的危害开关电源内部出现的电磁干扰可分为两种，一种是干扰信号通过导线或公共电源线进行传输，互相产生干扰称为传导干扰；另外一种是开关电源产生的干扰信号通过空间耦合把干扰信号传给另一个电网络或电子设备，称为辐射干扰。

干扰的耦合方式

干扰的耦合方式
干扰的耦合方式干扰源产生的干扰信号是通过一定的耦合通道才对测控系统产生作用的。

因此，我有必要看看干扰源和被干扰对象之间的传递方式。

干扰的耦合方式，无非是通过导线、空间、公共线等等，细分下来，主要有以下几种：
（1）直接耦合：这是最直接的方式，也是系统中存在最普遍的一种方式。

比如干扰信号通过电源线侵入系统。

对于这种形式，最有效的方法就是加入去耦电路。

从而很好的抑制。

（2）公共阻抗耦合：这也是常见的耦合方式，这种形式常常发生在两个电路电流有共同通路的情况。

为了防止这种耦合，通常在电路设计上就要考虑。

使干扰源和被干扰对象间没有公共阻抗。

（3）电容耦合：又称电场耦合或静电耦合。

是由于分布电容的存在而产生的耦合。

（4）电磁感应耦合：又称磁场耦合。

是由于分布电磁感应而产生的耦合。

（5）漏电耦合：这种耦合是纯电阻性的，在绝缘不好时就会发生。

开关电源技术知识之开关电源电磁干扰的抑制方法

开关电源技术知识之开关电源电磁干扰的抑制方法开关电源中的电磁干扰分为传导干扰和辐射干扰两种。

通常传导干扰比较好分析，可以将电路理论和数学知识结合起来，对电磁干扰中各种元器件的特性进行研究;但对辐射干扰而言，由于电路中存在不同的干扰源的综合作用，又涉及到电磁场理论，分析起来比较困难。

传导干扰可分为共模(CM)干扰和常模(DM)干扰。

由于寄生参数的存在以及开关电源中开关器件的高频开通与关断，开关电源在其输入端(即交流电网侧)产生较大的共模干扰和常模干扰。

变换器工作在高频情况时，由于dvldt很高，激发变压器绕组间以及开关管与散热片间的寄生电容，从而产生共模干扰。

根据共模干扰产生的原理，实际应用时常采用以下几种抑制方法: (1)优化电路元器件布置，尽量减少寄生、糯合电容。

(2)延缓开关的开通、关断时间，但这与开关电源高频化的趋势不符。

(3)应用缓冲电路，减缓dvldt的变化率。

变换器中的电流在高频情况下作开关变化，从而在输人、输出的滤波电容上产生很高的dvl巾，即在滤波电容的等效电感或阻抗上感应出干扰电压，这时就会产生常模干扰。

故选用高质量的滤波电容(等效电感或阻抗很低)可以降低常模干扰。

辐射干扰又可分为近场干扰[测量点与场源距离λ/6)。

由麦克斯韦电磁场理论可知，导体中变化的电流会在其周围空间产生变化的磁场，而变化的磁场又产生变化的电场。

两者都遵循麦克斯韦方程式。

而这一变化电流的幅值和频率决定了产生电磁场的大小以及其作用范围。

在辐射研究中天线是电磁辐射源，在开关电源电路中，主电路中的元器件、连线都可以认为是天线，可以应用电偶极子和磁偶极子理论来分析。

分析时，二极管、开关管、电容等。

开关电源的电磁干扰分析及有效的抑制措施

开关电源的电磁干扰分析及有效的抑制措施一、开关电源的概念开关电源就是通过对功率晶体管的导通和关断控制，截取幅值与直流输入相等的矩形脉冲，再通过整流和滤波装置输出稳定的直流电压值。

二、开关电源电磁干扰的产生机理开关电源产生的干扰，按噪声干扰源种类来分，可分为尖峰干扰和谐波干扰两种；按耦合通道来分，可分为传导干扰和辐射干扰两种。

1、功率开关管开关工作产生的干扰。

开关电源中的功率开关管工作在开关状态，工作时会产生较大的脉冲电压和脉冲电流。

由于在脉冲电流和脉冲电压中含有丰富的高次谐波成分，同时又由于功率开关管导通时整流二极管的恢复特性会形成电流振荡，而在整流二极管上产生的浪涌电压。

2、由于二极管的恢复特性产生的干扰。

当二极管进行高频整流时，由于二极管的PN结，正向电流所储存的电荷在加反向电压时不能马上消失，会形成二极管的反向电流。

这段时间称为反向恢复时间，这时由于加到二极管的反向电压较大，会产生较大损耗和形成较大的干扰来源。

如果二极管在反向电流恢复时的电流变化率di/dt较大，由于电感作用会产生较大的尖峰电压，这就是二极管的恢复噪声。

Di/dt较大时称为硬恢复，Di/dt较小时称为软恢复。

软恢复既可通过吸收回路实现，也可通过谐振开关技术实现。

软恢复对提高开关电源的工作可靠性，减小干扰有很大的好处。

由于肖特基二极管没有载流子蓄积效应，所以恢复噪音很小。

3、由整流滤波电路产生的干扰。

由于交流市电输入的开关电源在输入端接有整流滤波电路，整流二极管的导通角很小，使整流电流的峰值很大，这种脉冲状的二极管整流电流也会产生干扰。

三、抑制开关管电源电磁干扰的措施主要有四种方法，即吸收法、屏蔽技术、滤波技术、接地技术。

1、吸收法，即是在开关管的两端并联RC电路，电容的作用就是把电流中的交流成分吸收掉，但是这时的电感和电容相连就会形成LC振荡回路，所以在其中加上一个电阻，主要的作用就是阻尼作用，把LC振荡回路中产生的能量消耗掉。

开关电源的干扰及抑制

开关电源的干扰及抑制第一篇：开关电源的干扰及抑制1.电磁干扰的产生与传输电磁干扰传输有两种方式：一种是传导传输方式，另一种则是辐射传输方式。

传导传输是在干扰源和敏感设备之间有完整的电路连接，干扰信号沿着连接电路传递到接收器而发生电磁干扰现象。

辐射传输是干扰信号通过介质以电磁波的形式向外传播的干扰形式。

常见的辐射耦合有三种：1）一个天线发射的电磁波被另一个天线意外地接收，称为天线对天线的耦合；2）空间电磁场经导线感应而耦合，称为场对线的耦合。

3）两根平等导线之间的高频信号相互感应而形成的耦合，称为线对线的感应耦合。

2.电磁干扰的产生机理从被干扰的敏感设备角度来说，干扰耦合又可分为传导耦合和辐射耦合两类。

传导耦合模型传导耦合按其原理可分为电阻性耦合、电容性耦合和电感性耦合三种基本耦合方式。

辐射耦合模型辐射耦合是干扰耦合的另一种方式，除了从干扰源发出的有意辐射外，还有大量的无意辐射。

同时，PCB板上的走线无论是电源线、信号线、时钟线、数据线或者控制线等，都能起到天线的效果，即可辐射出干扰波，又可起到接收作用。

3.电磁干扰控制技术①传输通道抑制滤波：在设计和选用滤波器时应注意频率特性、耐压性能、额定电流、阻抗特性、屏蔽和可靠性。

滤波器的安装正确与否对其插入损耗特性影响很大，只有安装位置恰当，安装方法正确，才能对干扰起到预期的滤波作用。

在安装滤波器时应考虑安装位置，输入输出侧的配线必须屏蔽隔离，以及高频接地和搭接方法。

屏蔽：电磁屏蔽按原理可分为电场屏蔽、磁场屏蔽和电磁场屏蔽三种。

电场屏蔽包含静电屏蔽和交变电场屏蔽；磁场屏蔽包含低频磁场屏蔽和高频磁场屏蔽。

不同类型的电磁屏蔽对屏蔽体的要求不同。

在实际的屏蔽中，电磁屏蔽效能更大程度上依赖于屏蔽体的结构，即导电的连续性。

实际的屏蔽体由于制造、装配、维修、散热、观察及接口连接要求，其上面一般都开有形状各异、尺寸不同的孔缝，这些孔缝对于屏蔽体的屏蔽效能起着重要的影响作用，因此必须采取措施来抑制孔缝的电磁泄漏。

解析几种有效的开关电源电磁干扰的抑制措施

解析几种有效的开关电源电磁干扰的抑制措施本文先分析了开关电源产生电磁干扰的机理, ,就目前几种有效的开关电源电磁干扰措施进行了分析比较，并为开关电源电磁干扰的进一步研究提出参考建议。

目前，许多大学及科研单位都进行了开关电源EMI（Electromagnetic Interference）的研究，他们中有些从EMI产生的机理出发，有些从EMI 产生的影响出发，都提出了许多实用有价值的方案。

这里分析与比较了几种有效的方案，并为开关电源EMI 的抑制措施提出新的参考建议。

一、开关电源电磁干扰的产生机理开关电源产生的干扰,按噪声干扰源种类来分,可分为尖峰干扰和谐波干扰两种;若按耦合通路来分,可分为传导干扰和辐射干扰两种。

现在按噪声干扰源来分别说明：1、二极管的反向恢复时间引起的干扰高频整流回路中的整流二极管正向导通时有较大的正向电流流过,在其受反偏电压而转向截止时,由于PN结中有较多的载流子积累,因而在载流子消失之前的一段时间里,电流会反向流动,致使载流子消失的反向恢复电流急剧减少而发生很大的电流变化(di/dt)。

2、开关管工作时产生的谐波干扰功率开关管在导通时流过较大的脉冲电流。

例如正激型、推挽型和桥式变换器的输入电流波形在阻性负载时近似为矩形波,其中含有丰富的高次谐波分量。

当采用零电流、零电压开关时,这种谐波干扰将会很小。

另外,功率开关管在截止期间,高频变压器绕组漏感引起的电流突变,也会产生尖峰干扰。

3、交流输入回路产生的干扰无工频变压器的开关电源输入端整流管在反向恢复期间会引起高频衰减振荡产生干扰。

这种通过电磁辐射产生的干扰称为辐射干扰。

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。