开关电源的抗干扰设计
开关电源的抗干扰设计
平滑 滤波 电容 的等效 串联 电感 也有 较大 的影 响。 开关电源 产生 的尖 峰干扰和 谐渡 干扰 能量 ，通 过
流 突 变 ，也 会 产 生 尖 峰 干 扰 。
者切 断电源 噪声 和 电子 系统之 间 的耦合通 路 。 以下 在 简要 说 明电源 内部产 生噪 声干扰 的机 理之后 ，着 重介 绍几 种有 效的 抑制措施 。
１ 开 关 电 源 中 的 噪 声 干 扰 源
开关 电源 中的噪声 干扰 源很 多 ，这 里仅 介绍 几种 影响较 大的 噪声干 扰源产 生的机 理 。
１１ ：极 管的反 向恢 复 时间引起 的干扰 ．
Ｏ
开关 电 源 中的 主 要 噪 声 干 扰 之 一 是 由 二 极 管 断 开 时 的 反 向恢 复 现 象 引 起 的 ，高 额 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
应 分别将 低 频电路 、高频 电路 、功 率 电路的地 线单 独 连 接后 ，再 连接到公共 参考 点 上 。 电源 某些 部分与 大地相 连 可以起 到抑 制干扰 的作 用 。 如 ， 电屏蔽层 接地 可 以抑制 变化 电场的 干扰 ； 例 静 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“ 静 电屏 蔽 ” 负 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
PFM开关电源控制电路的抗电磁干扰设计
PFM开关电源控制电路的抗电磁干扰设计徐振邦;居水荣;王天赦;沈济【摘要】为提高PFM开关电源控制电路的抗电磁干扰能力,分析了PFM模式开关电源控制电路的抗电磁干扰原理,提出了随机载波频率调制技术和相应的电路实现方法;列举了几种电源系统抗电磁干扰设计技术,包括ESD保护结构的抗EMI设计方法、电源上干扰的去除方法和基于电压检测电路的抗干扰设计方法.将以上抗干扰设计技术应用在PFM模式开关电源控制电路SX1618中,采用1 μm 40 V高压工艺设计,通过进行流片和封装,并将之应用在实际的开关电源中,其传导EMI通过了相应标准的测试.%To improve Anti-electromagnetic interference level,the principle of anti-EMI for PFM SMPS IC is analyzed, and the Random Carrier Frequency Modulation(RCFM) technology is given,the implementation of RCFM circuit is proposed.Several anti-EMI technologies for power supply are listed,which include anti-EMI design for ESD structure, the method for EMI removing from power supply and anti-EMI design by using voltage detection. RCFM and other anti-EMI technologies are applied to PFM controller SX1618,which is implemented in 1 μm 40 V high voltage process,and the test result shows that the anti-EMI performance is good.【期刊名称】《电子器件》【年(卷),期】2018(041)002【总页数】7页(P536-542)【关键词】集成电路设计;抗电磁干扰;随机频率调制;电源干扰;开关电源控制电路;脉冲频率调制【作者】徐振邦;居水荣;王天赦;沈济【作者单位】江苏信息职业技术学院微电子学院,江苏无锡214153;江苏信息职业技术学院微电子学院,江苏无锡214153;江苏信息职业技术学院微电子学院,江苏无锡214153;江苏信息职业技术学院微电子学院,江苏无锡214153【正文语种】中文【中图分类】TN432所有电器和电子设备工作时都会有间歇或连续性电压电流变化,有时变化速率还相当快,这样会导致在不同频率内或一个频带间产生电磁能量,而相应的电路则会将这种能量发射到周围的环境中,形成令人困扰的电磁干扰EMI(ElectroMagnetic Interference)问题。
开关电源电磁干扰的抑制措施及应用
开关电源电磁干扰的抑制措施及应用摘要本文先分析了开关电源的工作原理、EMI的特点，并结合PDM智能电力综合监控仪表就如何进行有效的开关电源电磁干扰抑制措施，即电磁兼容性设计进行了分析，并提出一些参考建议。
关键词开关电源；电磁干扰；电磁兼容性设计1 概述由于开关电源的电磁干扰EMI信号输出既能有很宽的频率范围，又具有一定的幅度，经传导和辐射后会污染电磁环境，对通信设备和电子产品造成干扰。
因此，如何进行电磁兼容性设计，有效地抑制开关电源的电磁干扰，对保证电子系统的正常稳定运行具有重要意义。
2 开关电源的电磁干扰2.1 开关电源的工作原理直流开关电源由输入部分、功率转换部分、输出部分、控制部分组成。
功率转换部分是开关电源的核心，主要由开关三极管和高频变压器组成。
它首先将工频交流电整流为直流电，然后经过开关管的控制变为高频，最后经过整流滤波电路输出，得到稳定的直流电压（其原理图及等效原理框图如图1所示）。
2.2 电磁干扰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，干扰源主要集中在开关管、输出二极管和高频变压器等。
同时，杂散电容会将电网的噪声传导到电子系统的电源而对电子线路的工作产生干扰。
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；PCB走线因需采用手工调整，具有随意性，这更增加了PCB分布参数的提取和近场干扰估计的难度。
3 电磁兼容性EMC设计图1电磁兼容性EMC设计包括两层含义，一是设备在工作中产生的电磁辐射必须限制在一定水平内，二是设备本身要有一定的抗干扰能力。
形成电磁干扰的三要素是干扰源、耦合通道、敏感体。
因而，抑制电磁干扰即进行电磁兼容性EMC设计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；第三是提高受扰设备的抗扰能力，减低其对噪声的敏感度。
开关电源的抗干扰措施
开关电源的抗干扰措施1电路的隔离1．1开关电源电路隔离方式开关电源包括两部分，即变换部分与控制部分。
前者属于功率流强电范畴，后者属于信息流弱电范畴。
一般情况下前者是主电磁干扰源，后者是被干扰对象。
为了使电力电子设备可靠地运行，除了解决变换部分与控制部分之间的电气隔离外，还要解决控制部分的抗电磁干扰的问题，特别是当变换部分处于高电压、强电流、高频变换情况下尤其重要。
抗干扰问题实质上是解决电力电子设备的电磁兼容问题。
隔离技术是电磁兼容性中的重要技术之一，并且随着数字式开关电源的研究与开发，也是提高单片机抗干扰能力的重要措施。
在开关电源中，电路隔离主要有：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。
开关电源的模拟信号控制系统的隔离与测量系统中模拟信号的隔离类似，即交流信号一般采用变压器隔离，直流信号一般采用线性隔离器(如线性光电耦合器)隔离。
数字电路的隔离主要有：脉冲变压器隔离、光电耦合器隔离等。
其中数字量输入隔离方式主要采用脉冲变压器隔离、光电耦合器隔离；而数字量输出隔离方式主要采用光电耦合器隔离、高频变压器隔离(个别情况下采用)。
在采用了电路隔离的措施以后，绝大多数电路都能够取得良好的抑制噪声效果，使开关电源符合电磁兼容性的要求。
1．2变压器耦合隔离1．2．1变压器耦合变压器只能传输交流信号，不能传输直流信号。
因此对地线的低频干扰具有较好的抑制能力，并且电路单元间传输的信号电流只能在变压器绕组中流过，不流经地线，也可以避免对其他电路的干扰，如图1所示。
1．2．2脉冲变压器隔离脉冲变压器的匝数较少，而且一次绕组和二次绕组分别绕于铁氧体磁心的两侧，这种工艺使得它的分市电容很小，仅为几个皮法，所以可作为脉冲信号的隔离元件。
脉冲变压器传递输入、输出脉冲信号时，不传递直流分量，因而在微电子技术控制系统中得到了广泛的应用。
开关电源制作设计(电路原理图+PCB)
一、工作原理我们先熟悉一款开关电源的工作原理，该电源可输出5V电压，如图1所示。
1. 抗干扰电路在电网输入端首先设置一个NTC5D-9负温度系数热敏电阻，作用是保护后面的整流桥，刚开机时热敏电阻处于冷态，阻值比较大，可以限制输入电流，正常工作时，电阻比较小。
这样对开机时的浪涌电流起到有效的缓冲作用。
电容CY1、CY2、CY3、CY4用以滤除从工频电网上进入开关稳压电源和从开关稳压电源进入工频电网的不对称杂散信号，电容CX1、CX2用以滤除从工频电网上进入开关稳压电源和从开关稳压电源进入工频电网的对称杂散信号，用电感L1抑制从工频电网上进入开关稳压电源和从开关稳压电源进入工频电网的频率相同、相位相反的杂散干扰电流信号。
采用高频特性好的瓷片电容和铁芯电感，实现开关稳压电源电路中的高频辐射不污染工频电网和工频电网上的杂散电磁波不会窜入开关稳压电源电路中而干扰和影响其工作，对高频分量或工频的谐波分量具有急剧阻止通过功能，而对于几百赫兹以下的低频分量近似一条短路线。
图1 开关电源的工作原理图2. 整流滤波电路在电路中D1、D2、D3、D4组成全桥整流电路，把输入的交流电压进行全波整流，然后用C1进行滤波，最后变成直流输出供电电压，为后级的功率变换器供电，整流滤波后的电压约为300V。
3. UC3842供电与振荡300V的脉动直流电压，此电压经R12降压后给C4充电，供电UC3842的7脚，当C4的电压达到UC3842的启动电压门槛值时，UC3842开始工作并提供驱动脉冲，由6脚输出推动开关管工作。
一旦开关管工作，反馈绕组的能量经过D6整流，C4滤波，又供电到UC3842的7脚，这时可以不需要R12的启动了。
C9、R11接UC3842的定时端，和内部电路构成振荡电路，振荡的工作频率计算为：f=1.8/（Rt*Ct）代入数据可计算工作频率：f=68.18K4. 稳压电路该电路主要由精密稳压源T L 4 3 1 和线性光耦P C 8 1 7 组成，假设输出电压↑→经过R 1 6 、R 1 9 、R20、RES3的取样电压↑→TL431的1脚电压↑，当该脚电压大于TL431的基准电压2.5V时，TL431的2、3脚导通，→通过光电耦合到UC3842的2脚，于是UC3842的6脚驱动脉冲的占空比↓→开关变压器T1绕组上的能量↓→输出电压↓，达到稳压作用；反之，假设输出电压下降，则稳压过程与上相反。
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。
抑制开关电源电磁干扰设计要点及方法
抑制开关电源电磁干扰设计要点及方法随着开关电源的小型化，开关就要高频化，这种高频化，其基波本身也就构成了一个干扰源，发出一种更强的传导干扰波，此外通过改进元器件达到高频化的同时，也会因辐射干扰波而导致一种超标准值的杂散的信号。
这些信号构成了电磁干扰（EMI），被干扰对象是无线电通信。
开关电源工作在高频开关状态，内部会产生很高的电流、电压变化率，导致开关电源产生较强的电磁干扰。
电磁干扰信号不仅对电网造成污染，还直接影响到其他用电设备甚至电源本身的正常工作，而且作为辐射干扰闯入空间，造成电磁污染，制约着人们的生产和生活。
开关电源电磁干扰的抑制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，抑制电磁干扰应从这三方面人手。
抑制干扰源、消除干扰源和受扰设备之间的耦合和辐射、提高受扰设备的抗扰能力，从而改善开关电源的电磁兼容性能的目的。
采用滤波器抑制电磁干扰滤波是抑制电磁干扰的重要方法，它能有效地抑制电网中的电磁干扰进入设备，还可以抑制设备内的电磁干扰进入电网。
在开关电源输入和输出电路中安装开关电源滤波器，不但可以解决传导干扰问题，同时也是解决辐射干扰的重要武器。
滤波抑制技术分为无源滤波和有源滤波2种方式。
无源滤波技术无源滤波电路简单，成本低廉，工作性能可靠，是抑制电磁干扰的有效方式。
无源滤波器由电感、电容、电阻元件组成，其直接作用是解决传导发射。
由于原电源电路中滤波电容容量大，整流电路中会产生脉冲尖峰电流，这个电流由非常多的高次谐波电流组成，对电网产生干扰；另外电路中开关管的导通或截止、变压器的初级线圈都会产生脉动电流。
由于电流变化率很高，对周围电路会产生出不同频率的感应电流，其中包括差模和共模干扰信号，这些干扰信号可以通过2根电源线传导到电网其他线路和干扰其他的电子设备。
图中差模滤波部分可以减少开关电源内部的差模干扰信号，又能大大衰减设备本身工作时产生的电磁干扰信号传向电网。
又根据电磁感应定律，得E=Ldi／dt，其中：E为L两端的电压降；L为电感量；di／dt为电流变化率。
如何解决电路中的电源抗干扰问题
如何解决电路中的电源抗干扰问题电源抗干扰问题常常困扰着电路设计师和电子工程师。
当电路中存在干扰源时，电源抗干扰能力的强弱将直接影响整个电路的稳定性和性能。
为了解决这一问题，本文将介绍几种常用的电源抗干扰技术和方法，并给出实际应用的案例。
一、电源抗干扰问题的原因电源抗干扰问题主要源于以下几个方面：1. 环境干扰：来自电源供应、电磁辐射以及其他电器设备的干扰信号会通过电源线路传播到整个电路中，影响电路的正常工作；2. 电源线路的干扰：电源线路中存在电感、电容等元件，会产生阻抗变化，引起电源的涟漪以及噪声，导致电压波动；3. 电源本身的干扰：电源本身的工作特性以及设备寿命等因素也会影响电源的稳定性。
二、电源抗干扰的解决方法针对电路中的电源抗干扰问题，可以采用以下几种解决方法：1. 滤波技术滤波技术是解决电源抗干扰问题最常见的方法之一。
通过使用低通滤波器、降噪电容、降噪电感等元件，可以有效地过滤掉电源中的高频噪声和涟漪，保证电路的稳定性。
在设计电路时，可以在电源输入和负载之间增加滤波电容，同时选择合适的电感元件，用来抑制高频信号和电源的涟漪。
2. 设备分离通过合理的布局和设计，将敏感的模拟电路和数字电路等不同类型的设备隔离开来，可以减少干扰信号的相互影响。
此外，还可以使用屏蔽罩、隔离电缆等措施，将不同模块或设备之间的电源线路完全分开，从而进一步提高电路的抗干扰能力。
3. 地线设计地线设计是电源抗干扰中十分重要的一环。
合理的地线布线可以减少共模干扰和传导干扰，提高电路的抗干扰能力。
在电路设计中，应尽量缩短地线长度，减少地线回路面积，采用宽、平的地引线，避免地线突变等措施，以降低地线电阻和电感，减小干扰信号的传输。
4. 选择合适的电源电源的选择对于电路的抗干扰能力至关重要。
在设计电路时，应优先选择稳定性好、噪声小的电源产品，尽量避免使用开关电源等容易产生电源涟漪和噪声的产品。
此外，还可以考虑使用隔离型电源、稳压电源等专用电源产品，进一步提高电路的抗干扰能力。
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。
开关电源抗干扰的措施
开关电源抗干扰的措施本文从屏蔽、接地、PCB板的布局与布线几方面，对开关电源电路的抗干扰措施进行了详尽的分析讨论，以确保开关电源的正常工作。
标签：屏蔽接地抗干扰电磁兼容开关电源一般采用脉冲宽度调制技术，其特点是频率高、效率高、功率密度高。
然而，由于其开关器件工作在高频通断状态，高频的快速瞬变过程本身就是电磁干扰源，它产生的电磁干扰直接危害着电子设备的正常工作，为了确保开关电源工作的可靠性，必须进行抗干扰设计。
抗干扰措施包括屏蔽、接地、PCB 板的布局与布线等，这里仅对屏蔽、接地、PCB板的布局与布线这几种抗干扰措施进行分析讨论。
1.屏蔽技术。
抑制开关电源电磁干扰的有效方法是屏蔽。
即用导电良好的材料对电场进行屏蔽，用导磁率高的材料对磁场进行屏蔽。
用电磁屏蔽的方法解决EMI问题的好处是不会影响电路的正常工作。
屏蔽技术可分为对发出电磁波部位的屏蔽和易受电磁波影响的元器件的屏蔽。
在开关电源中，可发出电磁波的元器件是指变压器、电感器、功率器件等，通常在其周围采用铜板或铁板作为屏蔽，使其电磁波产生衰减。
对抗电磁波较弱的元器件，必要的情况下也应采取相应的屏蔽措施。
2.接地技术。
（1）接地。
接地技术是开关电源抗干扰技术和电磁兼容技术的重要内容之一。
不正确的工作接地反而会增加干扰。
比如共地线干扰、地环路干扰等。
为防止各种电路在工作中产生互相干扰，使之能相互兼容地工作，根据电路的性质，将工作接地分为不同的种类。
（2）交流地与直流地分开。
一般交流电源的零线是接地的。
但由于存在接地电阻和其上流过的电流，导致电源的零线电位并非为大地的零电位。
另外，交流电源的零线上往往存在很多干扰如果交流电源地与直流电源地不分开，将对直流电源和后续的直流电路正常工作产生影响。
因此，在开关电源中采用把交流电源地与直流电源地分开的浮地技术，可以隔离来自交流电源地线的干扰。
（3）模拟地与数字地分开。
随着数字开关电源的开发，为了抑制对数字芯片的干扰，数字芯片与模拟电路必须进行隔离。
开关电源电磁兼容设计及电磁骚扰的抑制总结
开关电源电磁兼容设计及电磁骚扰的抑制总结开关电源电磁兼容（EMC）设计及电磁骚扰的抑制是在开关电源设计中不可避免的问题。
为了确保设备在工作时不会产生电磁干扰或受到电磁干扰的影响，我们需要采取一些措施来保证电磁兼容性。
以下是一些关键点，总结了开关电源的电磁兼容设计和电磁骚扰抑制的方法。
1.开关电源的布局设计：-尽量减小导线的长度和面积，在布局时要避免导线的交叉和平行排列，尤其是高频信号线和低频信号线。
-将高频部分布局在一起，低频部分布局在一起，以减少电磁干扰。
-使用多层PCB板设计，将地线、电源线和信号线分层布局，以降低电磁辐射和互相干扰。
2.滤波器设计：-在输入和输出端口附近添加滤波器，以减少电磁干扰的传播。
-使用电源滤波器，以减少电源线上的高频噪声。
-使用输入和输出滤波器，以降低辐射和传导的电磁干扰。
3.接地设计：-使用良好的接地方法，包括终端接地、屏蔽接地和共地接法，以降低电磁辐射和互相干扰。
-在布局时，将地线设计为低阻抗、低干扰的传输路径，确保电磁干扰的可靠耗散。
4.耦合器件的选择：-在开关和滤波器中选择适当的元器件，如电感、电容和变压器，以减少电磁辐射和传导的干扰。
-使用优质的耦合器件，具有更好的电磁兼容性和抑制电磁骚扰的能力。
5.使用屏蔽和接地：-在关键部位使用屏蔽盖板或屏蔽罩，以减少电磁辐射和传导的干扰。
-在电源线和信号线上使用屏蔽，并正确地接地屏蔽以提高电磁兼容性。
6.EMI测试和符合性认证：-完成EMI测试，以确保产品符合相关标准和规定。
-定期进行EMI测试，并及时修正和改进设计，以满足不断变化的要求和标准。
总之，开关电源电磁兼容设计及电磁骚扰的抑制是在开关电源设计中不可或缺的部分。
通过合理的布局设计、滤波器设计、接地设计、耦合器件选择、屏蔽和接地以及EMI测试和符合性认证等措施，我们可以有效地降低电磁辐射和传导的干扰，提高开关电源的电磁兼容性，保证产品的可靠性和稳定性。
开关电源的抗干扰解决方法（3）
开关电源的抗干扰解决方法（3）开关电源的抗干扰解决方法图4 高频工作下的元件频率特性2 开关电源emi抑制措施电磁兼容的三要素是干扰源、耦合通路和敏感体，抑制以上任何一项都可以减少电磁干扰问题。
开关电源工作在高电压大电流的高频开关状态时，其引起的电磁兼容性问题是比较复杂的。
但是，仍符合基本的电磁干扰模型，可以从三要素入手寻求抑制电磁干扰的方法。
2.1 抑制开关电源中各类电磁干扰源为了解决输入电流波形畸变和降低电流谐波含量，开关电源需要使用功率因数校正（pfc）技术。
pfc技术使得电流波形跟随电压波形，将电流波形校正成近似的正弦波。
从而降低了电流谐波含量，改善了桥式整流电容滤波电路的输入特性，同时也提高了开关电源的功率因数。
软开关技术是减小开关器件损耗和改善开关器件电磁兼容特性的重要方法。
开关器件开通和关断时会产生浪涌电流和尖峰电压，这是开关管产生电磁干扰及开关损耗的主要原因。
使用软开关技术使开关管在零电压、零电流时进行开关转换可以有效地抑制电磁干扰。
使用缓冲电路吸收开关管或高频变压器初级线圈两端的尖峰电压也能有效地改善电磁兼容特性。
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，如图5所示，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。
图5 饱和电感在减小二极管反向恢复电流中的应用2.2 切断电磁干扰传输途径——共模、差模电源线滤波器设计电源线干扰可以使用电源线滤波器滤除，开关电源emi滤波器基本电路如图6所示。
一个合理有效的开关电源emi滤波器应该对电源线上差模干扰和共模干扰都有较强的抑制作用。
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。
基于开关电源的EMC设计
基于开关电源的EMC设计开关电源因体积小、功率因数较大等优点，在通信、控制、计算机等领域应用广泛。
但由于会产生电磁干扰，其进一步的应用受到一定程度上的限制。
本文将分析开关电源电磁干扰的各种产生机理，并在其基础之上，提出开关电源的电磁兼容设计方法。
开关电源的电磁干扰分析开关电源的结构如图1所示。
首先将工频交流整流为直流，再逆变为高频，最后再经整流滤波电路输出，得到稳定的直流电压。
电路设计及布局不合理、机械振动、接地不良等都会形成内部电磁干扰。
同时，变压器的漏感和输出二极管的反向恢复电流造成的尖峰，也是潜在的强干扰源。
图1 AC/DC开关电源基本框图1 内部干扰源● 开关电路开关电路主要由开关管和高频变压器组成。
开关管及其散热片与外壳和电源内部的引线间存在分布电容，它产生的du/dt具有较大幅度的脉冲，频带较宽且谐波丰富。
开关管负载为高频变压器初级线圈，是感性负载。
当原来导通的开关管关断时，高频变压器的漏感产生了反电势E＝-Ldi/dt，其值与集电极的电流变化率成正比，与漏感成正比，迭加在关断电压上，形成关断电压尖峰，从而形成传导干扰。
● 整流电路的整流二极管输出整流二极管截止时有一个反向电流，其恢复到零点的时间与结电容等因素有关。
它会在变压器漏感和其他分布参数的影响下产生很大的电流变化di/dt，产生较强的高频干扰，频率可达几十兆赫兹。
● 杂散参数由于工作在较高频率，开关电源中的低频元器件特性会发生变化，由此产生噪声。
在高频时，杂散参数对耦合通道的特性影响很大，而分布电容成为电磁干扰的通道。
2 外部干扰源外部干扰源可以分为电源干扰和雷电干扰，而电源干扰以“共模”和“差模”方式存在。
同时，由于交流电网直接连到整流桥和滤波电路上，在半个周期内，只有输入电压的峰值时间才有输入电流，导致电源的输入功率因数很低（大约为0.6）。
而且，该电流含有大量电流谐波分量，会对电网产生谐波“污染”。
开关电源的EMC设计产生电磁干扰有3个必要条件：干扰源、传输介质、敏感设备，EMC设计的目的就是破坏这3个条件中的一个。
基于DSP控制的大功率开关电源抗干扰设计
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开关电源的抗干扰解决方法
开关电源的抗干扰解决方法开关电源的抗干扰解决方法EMI干扰源对开关电源干扰的解决方案一般来说，来自外界辐射，雷击、或电网的抖动、等对电源开关的相关组成器件如整流二极管，高频变压器，功率开关管等外部环境的干扰是开关电源的EMI干扰源的主要体现。
首先：介绍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。
其次：是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以下是EMI干扰源相关的抑制方案：1.高频变压器的屏蔽为防止高频变压器的漏磁对周围电路产生干扰，可采用屏蔽带来屏蔽高频变压器的漏磁场。
屏蔽带一般由铜箔制作，绕在变压器外部一周，并进行接地，屏蔽带相对于漏磁场来说是一个短路环，从而抑制漏磁场更大范围的泄漏。
高频变压器，磁心之间和绕组之间会发生相对位移，从而导致高频变压器在工作中产生噪声（啸叫、振动）。
涡街流量计为防止该噪声，需要对变压器采取加固措施：（1）用环氧树脂将磁心（例如EE、EI磁心）的三个接触面进行粘接，抑制相对位移的产生；（2）用“玻璃珠”（Glass beads）胶合剂粘结磁心，效果更好。
分开来讲开关电源EMI抑制有9大措施：（1）合理的PCB设计OFweek电源网–中国电源行业门户（2）压敏电阻的合理应用，以降低浪涌电压（3）减小dv/dt和di/dt（降低其峰值、减缓其斜率）（4）阻尼网络抑制过冲（5）采用合理设计的电源线滤波器（6）采用软恢复特性的二极管，以降低高频段EMI（7）有源功率因数校正，以及其他谐波校正技术（8）有效的屏蔽措施（9）合理的接地处理开关电源的电磁干扰问题研究和解决方法2017-03-22 16:06 | #2楼0 引言近年来，开关电源以其效率高、体积小、输出稳定性好的优点而迅速发展起来。
开关电源的电磁干扰及噪声抑制方法
开关电源的电磁干扰及噪声抑制方法开关电源是现代电子应用中常见的一种电源形式，其工作原理是通过开关管开关控制输入电压的大小和频率以实现电压转换。
但是，开关电源在工作过程中会产生电磁干扰和噪声，对其他电子设备的正常工作产生影响。
因此，为了抑制开关电源的电磁干扰和噪声，在设计和使用开关电源时需要采取一些措施。
首先，开关电源产生的电磁干扰主要包括导向式干扰和辐射式干扰。
导向式干扰是指开关电源通过引线或线路对周围设备产生的电磁干扰，辐射式干扰是指开关电源通过电磁波辐射对周围设备产生的干扰。
对于导向式干扰，可以采取以下措施进行抑制：1.滤波器：在开关电源的输入和输出端加装滤波器，用于滤除高频噪声和电磁干扰。
常用的滤波器有LC滤波器、RC滤波器和Pi型滤波器等。
2.输入电源线路的处理：尽量缩短输入电源线路的长度，采用屏蔽线材，减小电磁干扰的传播路径。
同时，在输入电源线上添加额外的滤波电容和电感，抑制高频噪声。
3.地线处理：通过合理布置地线，减小接地电阻，提高地线的抗干扰能力。
将开关电源的地线与其他设备的接地点连接，共用同一个地线。
对于辐射式干扰，可以采取以下措施进行抑制：1.屏蔽：在开关电源的外壳上添加金属屏蔽罩，减少电磁辐射。
金属屏蔽罩应与开关电源的地线连接，以形成完整的屏蔽。
2.PCB设计：在开关电源的PCB板设计中，合理布局信号和电源线路，减小线路的长度。
同时，采用地平面和电源平面屏蔽，减少信号线和电源线的交叉和干扰。
3.使用低频率开关管：低频率工作的开关管辐射干扰较小，可以有效降低开关电源的电磁辐射干扰。
此外1.选择合适的元器件：选用带有防干扰措施的元器件，如具有抗干扰特性的电解电容和电感器件，减小干扰的产生和传播。
2.电源输出滤波：在开关电源的输出端添加滤波电容和电感，减小输出电压的纹波和噪声。
3.接地处理：通过合理的接地设计和连接方式，减小接地电阻，提高接地抗干扰能力。
4.EMI滤波器：在开关电源的输入端和输出端加装EMI滤波器，进一步滤除高频噪声和电磁干扰。
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。
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PCB板的EMI抑制与抗干扰设计
存在于通讯设备或者计算机操作设备中 ， 有部
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第１ ６ 卷
第６ 期
奄涤艘 石闵
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（ １ ） 辐 射 干扰
接 的提 供者 。而 所有 开关 电源 设计 的最 后一 步就 是 Ｐ Ｃ Ｂ线路 设 计 ， 如果这部分设计不 当， 也会 导致 电 源 工作不 稳定 ， 产 生过 量 的 Ｅ ＭＩ （ 电磁 干扰 ） 。
收 稿 日期 ： ２ ０ １ ３ — ０ ３ — ２ ８
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开关电源的抗干扰设计
摘要：列举了开关电源EMC设计的几个问题，简要叙述了抑制开关电源EMI的措施。
1前言
电力电子技术的迅猛发展一方面带动了电源技术的发展，另一方面也给电源产品提出了越来越高的要求。
开关电源具有线性电源无可比拟的优点：体积小、重量轻、效率高等。
但是，功率密度的增大和频率的提高所产生的电磁干扰对电源本身及周围电子设备的正常工作都造成威胁。
开关变换器本身具有一定的开关噪声，从而会从电源的输入端产生差模与共模干扰信号。
电磁干扰的产生是由开关电源本身的特点所决定的，是难以避免的，关键是如何采取有效的措施来减小其干扰程度。
电磁兼容(EMC)是指在有限的空间、时间和频率范围内各种电器设备共存而不引起性能下降。
它包括电磁干扰(EMI)和电磁敏感(EMS)两方面的内容。
EMI是指电器产品向外发出干扰，EMS是指电器产品抵抗电磁干扰的能力。
一台具备良好电磁兼容性能的设备应既不受周围电磁噪声的影响，也不对周围环境造成电磁干扰。
2开关电源的EMC设计
开关电源的EMC设计应考虑以下几个方面：
1）滤波器
2）高频变压器
3）软开关技术4）共模干扰的有源抑制
5）印制线路板布线的EMC设计
3EMC的设计措施
3.1滤波器
滤波是一种抑制传导干扰的方法。
例如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。
它不仅可抑制传输线上的传导干扰，同时对传输线上的辐射发射也具有显著的抑制效果。
在滤波电路中，选用穿心电容、三端电容、铁氧体磁环，能够改善电路的滤波特性。
适当的设计或选择合适的滤波器，并正确地安装滤波器是抗干扰技术的重要组成部分，具体措施如下：1）在交流电输入端加装电源滤波器，其电路如图1所示。
图中Ld、Cd用于抑制差模噪声，一般取Ld为100～700μH,Cd取1～10μF。
Lc、Cc用于抑制共模噪声，可根据实际情况加以调整。
所有电源滤波器都必须接地（厂家特别说明允许不接地的除外），因为滤波器的共模旁路电容必须在接地时才起作用。
一般的接地方法是除了将滤波器与金属外壳相接之外，还要用较粗的导线将滤波器外壳
图1电源滤波器
与设备的接地点相连。
接地阻抗越低滤波效果越好。
滤波器尽量安装在靠近电源入口处。
滤波器的输入及输出端要尽量远离，避免干扰信号从输入端直接耦合到输出端。
2）在电源输出端加输出滤波器。
加装高频电容，加大输出滤波电感的电感量及滤波电容的容量，可以抑制差模噪声。
如果把多个电容并联，则效果会更好。
3.2高频变压器在高频变压器的原边、副边、开关管的C、E极间以及在输出整流二极管上加装RC吸收网络。
3.3软开关技术
软开关技术的应用有助于电磁干扰的降低，这是因为功率MOSFET、IGBT在零电压情况下导通和零电流情况下关断，且快速恢复二极管也是软关断，可以减小功率电路中功率器件的di/dt和dv/dt，从而可以减小EMI电平。
通过实验证明软开关技术只在抑制纹波的高次谐波上有一定效果。
3.4共模干扰的有源抑制技术
共模干扰有源抑制技术是一种从噪声源采取措施来抑制共模干扰的方法。
这种方法的思路是设法从主电路中取出一个与导致EMI的主要开关电压波形完全反相的补偿EMI噪声电压，并用它去平衡原开关电压的影响。
3.5印制线路板
实践证明，印制板的元器件布置和布线设计对开关电源EMC性能有极大的影响，在高频开关电源中，由于印制板上既有电平为±5V、±15V的小信号控制线，又有高压电源母线，同时还有一些高频功率开关、磁性元件，如何在印制板有限的空间内合理地安排元器件位置，将直接影响到电路中各元器件自身的抗干扰性和电路工作的可靠性。
3.5.1导线阻抗的影响
通过分析印制导线的特性阻抗，来选取印制导线的放置方式、长度、宽度以及布局方式。
单根导线的特性阻抗由直流电阻R和自感L组成
Z=R＋jωL（1）L=2lln（2）
式中：l——导线长度；
b——导线宽度。
显然，印制线l越短，直流电阻R就越小；同时增加印制线的宽度和厚度也可降低直流电阻R。
从式（2）可看出，印制线长度l越短，自感L就越小,而且增加印制线的宽度b也可降低自感L。
而多根印制线的特性阻抗除由直流电阻R和自感L组成外，还有互感M的影响，而互感M除受印制线的长度和宽度影响外，印制线之间距也起着重要的作用。
M=2l （3）
式中：s——两线之间的距离，增大两线的间距可减少互感。
针对以上现象，在设计印制电路板时，应尽量降低电源线和地线的阻抗，因为电源线、地线和其它印制线都有电感，当电源电流变化较大时，将会产生较大的压降，而地线压降是形成公共阻抗干扰的重要因素，所以应尽量缩短地线，也可尽量加粗电源线和地线线条。
在双面印制板设计中，除尽可能地加粗电源线和地线线条之外，还应在地线和电源线之间安装高频特性好的去耦电容。
另外，切忌两条印制信号线平行走线。
如果平行走线无法避免，可通过以下方法来补救：1）在两条信号线之间加一条地线，以起屏蔽作用；
2）尽量拉开两条平行信号线之间的距离，以降低两线之间电磁场的影响；
3）使两条平行的信号线流过的电流方向相反。
（目的在于减小感应磁通）
3.5.2元器件的布局
在设计印制电路板时，通常干扰源和受扰体由于受到工作条件的限制而难以避免。
这时，应尽量将相互关联的元器件摆放在一起以避免因器件离的太远而造成印制线过长所带来的干扰;再者将输入信号和输出信号尽量放置在引线端口附近，以避免因耦合路径而产生的干扰。
4结构上的措施
屏蔽是解决电磁兼容问题的重要且有效的手段
电磁兼容
之一。
目的是切断电磁波的传播途径。
大部分电磁兼容问题都可以通过电磁屏蔽来解决，用电磁屏蔽的方法解决电磁干扰问题不会影响电路的正常工作。
对于开关电源来说，主要是做好机壳屏蔽，高频变压器屏蔽，开关管和整流二极管的屏蔽。
5结语
通过采取以上措施，可大大减小电源的纹波，我们设计的加固机电源纹波＋噪声由原来的150～200mV减小到现在的15～30mV。
使开关电源的适用范围更加广泛。