小功率反激電源EMI抑制方法

　　在小功率反激電源中，變壓器是一個很大的噪聲源。它作為噪聲產生源[3]：

　　A：功率變壓器原次邊存在的漏感，漏電感將產生電磁輻射干擾。

　　B：功率變壓器線圈繞組流過高頻脈沖電流，在周圍形成高頻電磁場，產生輻射干擾。

　　C：變壓器漏感的存在使得在開關管開關瞬間，形成電壓尖峰，產生電磁干擾。

　　作為傳播途徑：隔離變壓器初次級之間存在寄生電容，高頻干擾信號通過寄生電容耦合到次邊。 對于變壓器的漏感，可以通過三明治繞法等改變工藝結構改善，也可以通過改變變壓器性能設計來減小，對于變壓器繞組的分布電容可以通過改進繞制工藝和結構、增加繞組之間的絕緣、采用屏蔽等方法來減小繞組間的分布電容。從工程角度來說，特別是對于某些已經面世而為了提高市場競爭力選擇提高EMI要求作為突破口的產品來說，改變變壓器性能設計肯定影響重大，而改變工藝結構也影響到生產甚至性能。屏蔽是生產延續性最好與總體影響性最小的一種方法。

　　屏蔽對于干擾的抑制作用用屏蔽效能來衡量，屏蔽效能A主要由吸收損耗與反射損耗來表示，總損耗越大，屏蔽體對電磁干擾的抑制能力越強，如式(6)表示[2]。

　　從吸收損耗的公式可以得出以下結論：

　　屏蔽材料越厚，吸收損耗越大;屏蔽材料的磁導率越高，吸收損耗越大;屏蔽材料的電導率越高，吸收損耗越大;被屏蔽電磁波的頻率越高，吸收損耗越大。

　　干擾源為電場輻射源時反射損耗 [2]，如式(7)：(近場波，高阻抗場)

　　干擾源為磁場輻射源時反射損耗 [2]，如式(8)：(近場波，低阻抗場)

　　干擾源為電場源或者磁場源時反射損耗 [2]，如式(9)：(遠場波)

　　從反射損耗的公式可以得出以下結論：

　　屏蔽材料的磁導率越低，吸收損耗越大;屏蔽材料的電導率越高，吸收損耗越大。

　　從以上我們可以得出結論：

　　A：低頻：吸收損耗很小，屏蔽效能主要決于反射損耗。而反射損耗與電磁波的性質關系很大，電場波的屏蔽效能遠高于磁場波。

　　B：高頻：隨著頻率升高，電場波的反射損耗降低，磁場波的反射損耗增加，吸收損耗增加，當頻率高到一定程度時，屏蔽效能主要由吸收損耗決定。

　　C：距離的影響：距離電場源越近，則反射損耗越大。對于磁場源，則正好相反。要獲得盡量高的屏蔽效能，屏蔽體應盡量靠近電場輻射源，盡量遠離磁場輻射源。

　　2.7磁珠的應用

　　磁珠由鐵氧體組成，它把交流信號轉化為熱能，當導線中流過電流時，它對低頻電流幾乎沒有什么阻抗，但對高頻電流會有較大的衰減作用。磁珠抑制能力與它的長度成比例。不過磁珠的運用會提高產品溫升，同時降低產品的可生產性，對于高功率密度的小功率電源來說，盡量避免使用。

　　2.8減緩驅動

　　增大MOS管驅動電阻，使得MOS管的開通時間與關斷時間增加，使dv/dt值變小。不過這種方式會增加開關管的開關損耗，只有在沒有其他有效解決辦法時推薦使用。比如MORNSUN公司的LH15XX某型號，在確定不能更改變壓器結構與PCB布局情況下，只有增大驅動電阻，犧牲少許的效率來換取輻射干擾達到EN55022 CLASS B指標。

　　3 案例

　　圖2是采用無錫硅動力(Si-power)SP56XX系列芯片(含抖頻，降頻和跳頻技術)做的小功率模塊電源產品(37*23*15mm)，功率為5W，開關頻率65KHz,通過精心的設計，在沒有圖1中輸入EMI濾波電路和無Y電容的情況下，使產品的傳導和輻射指標分別滿足class A級和B級的要求，并能滿足最新的能源之星V的標準，圖3、圖4是該產品的EMI測試圖(產品通過了UL/CE認證)。由于電路簡單，元件少，該系列電源在批量生產時不良率僅為50PPM。

　　4 結論

　　高功率密度是電源發展的一個方向，小功率反激電源也一樣。不過由于小功率電源要求體積小，成本低，它的EMI設計受到體積、熱設計和易生產性等方面的影響，可以發揮的空間已經很小。需要設計人員從開始階段就要注意PCB布局，注重電源的結構設計與輸入輸出濾波網絡設計，優化變壓器設計，設計中期通過更改輸入EMI濾波器參數進行現場調試，調試沒有效果的情況下通過增加磁珠，改變驅動等犧牲其他性能的方式達到傳導和輻射指標。