開關電源中的EMC技術應用

　　2 開關電源電磁干擾的控制技術

　　要解決開關電源的電磁干擾問題，可從3個方面入手：1）減小干擾源產生的干擾信號；2）切斷干擾信號的傳播途徑；3）增強受干擾體的抗干擾能力。因此，開關電源電磁電磁干擾要控制技術主要有：電路措施、EMI濾波、元器件選擇、屏蔽和印制電路板抗干擾設計等。

　　①減少開關電源本身的干擾

　　● 軟開關技術：在原有的硬開關電路中增加電感和電容元件，利用電感和電容的諧振，降低開關過程中的du/dt和di/dt，使開關器件開通時電壓的下降先于電流的上升，或關斷時電流的下降先于電壓的上升，來消除電壓和電流的重疊。

　　● 開關頻率調制技術：通過調制開關頻率fc，把集中在fc及其諧波2fc、3fc…上的能量分散到它們周圍的頻帶上，以降低各個頻點上的EMI幅值。該方法不能降低干擾總量，但能量被分散到頻點的基帶上，從而使各個頻點都不超過EMI規定的限值。為了達到降低噪聲頻譜峰值的目的，通常有兩種處理方法：隨機頻率法和調制頻率法。

　　● 共模干擾的有源抑制技術：設法從主回路中取出一個與導致電磁干擾的主要開關電壓波形完全反相的補償EMI噪聲電壓，并用它去平衡原開關電壓。

　　● 減小電磁干擾的緩沖電路：其由線性阻抗穩定網絡組成，作用是消除在供電電力線內潛在的干擾，包括電力線干擾、電快速瞬變，電涌，電壓高低變化和電力線諧波等。這些干擾對一般穩壓電源來說，影響不是很大，但對高頻開關電源的影響顯著。

　　● 濾波：EMI濾波器的主要目的之一，就是要在150kHz～30MHz的頻段范圍獲得較高的插入損耗，但對頻率為50Hz工頻信號不產生衰減，使額定電壓、電流順利通過，同時還必須滿足一定的尺寸要求。任何電源線上的傳導干擾信號，均可用差模和共模信號來表示。在一般情況下，差模干擾幅度小，頻率低，所造成的干擾較小；共模干擾幅度大，頻率高，還可以通過導線產生輻射，所造成的干擾較大。因此，欲削弱傳導干擾，把EMI信號控制在有關EMC標準規定的極限電平以下，最有效的方法就是在開關電源輸入和輸出電路中加裝電磁干擾濾波器。

　　● PCB設計：PCB抗干擾設計主要包括PCB布局、布線及接地，其目的是減小PCB的電磁輻射和PCB上電路之間的串擾。開關電源布局的最佳方法與其電氣設計類似。在確定PCB的尺寸形狀后，再確定特殊元器件（如各種發生器、晶振等）的位置。最后，根據電路的功能單元，對電路的全部元器件進行布局。

　　● 元器件的選擇：選擇不易產生噪聲、不易傳導和輻射噪聲的元器件。通常特別值得注意的是，二極管和變壓器等繞組類元器件的選用。反向恢復電流小、恢復時間短的快速恢復二極管是開關電源高頻整流部分的理想器件。

　　②切斷干擾信號的傳播途徑—共模、差模電源線濾波器設計

　　電源線干擾可以使用電源線濾波器濾除。一個合理有效的開關電源EMI濾波器應該對電源線上差模和共模干擾都有較強的抑制作用。

　　③增強敏感電路的抗干擾能力

　　這主要包括屏蔽和接地兩種方式。