【电源专题】SMPS电源的EMI来源和测量方法

在星球文章：【EMC专题】电磁兼容--基本概念中我们讲到EMC（Electro Magnetic Compatibility 电磁兼容）是指电子、电气设备或系统在预期的电磁环境下，按设计要求正常工作的能力。EMC中包括EMI（电磁干扰）和EMS（电磁抗扰度）。

在星球文章：【电子通识】为什么说做产品不是简单的将不同的技术进行搭积木？一文中，我们说到在做产品时一般情况下是将不同的模块和技术集成起来。对于电子电路，这种集成最重要的方面之一是要确保具有干扰性的组件和易受干扰的电路能够互不影响或者说易受干扰电路能够在一定范围内降低被干扰的影响。

由于SMPS（开关模式电源）是典型的电磁干扰源，因此我们需要知道如何测试电源的EMI，因为这将有助于我们了解如何降低EMI。在星球文章：【EMC专题】电磁骚扰的分类中我们说到电磁骚扰按传播途径可以分为传导骚扰和辐射骚扰。因此EMI的测量通常也分为传导EMI测量（较低的频率<30MHz）和辐射EMI测量（较高的频率>30MHz）。

就如星球文章：【EMC专题】传导骚扰测试设备和方法中讲到传导骚扰是指通过导体耦合的骚扰，如通过导线传输的骚扰，通过等效电容耦合的骚扰，通过等效电感耦合的骚扰等。因此传导骚扰测试是为了衡量电子产品或系统从电源端口、信号端口向电网或信号网络传输的骚扰。对于许多有长线束的应用来说（比如汽车），降低这些长线束EMI发射至关重要。

下面显示了用于传导发射的通用测试设置，包括电源、线路阻抗稳定网络（LISN）、EMI接收器、电源线和被测器件（DUT）。在星球文章：【EMC专题】温故知新：传导EMI的测量中我们也给出了传导EMI测量的基本设备。

LISN 扮演着关键角色，可充当低通滤波器，确保 EMI 测量的可重复性和可比性，并为 DUT 提供精确的阻抗。上图还说明了将传导发射细分为共模 (CM 红色) 电流和差模 (DM 表色)电流。 DM 电流在电源线与其返回路径之间流动，是较低频率范围内的主要因素。 CM 电流在每条电源线与接地之间流动，是较高频率范围内的主要因素。共模和差模有关的知识可查看星球文章：【EMC专题】共模和差模。

辐射发射测试的目的是为了测试电子、电气和机电产品及其部件（来自壳体、所有部件、电缆及连接线）所产生的辐射发射。用来鉴定其辐射是否符合在正常使用情况下不影响同一环境的其他设备的标准要求。辐射 EMI 测量的设置与传导 EMI 测量类似，主要区别在于前者的 EMI 接收器不是直接连接到 LISN，而是连接到附近的天线。可参考星球文章：【EMC专题】EMC测试——辐射发射测试方法。

典型的辐射发射测试布置图：

SMPS 中的辐射能量来自产生磁场的快速瞬态电流环路以及产生电场的快速瞬态电压表面。参考星球文章：【电源专题】什么是开关稳压器的热回路？如何优化热回路？。由于产生辐射磁场的电流环路也产生 DM 传导发射，并且产生辐射电场的电压表面也产生 CM 传导发射，因此许多 EMI 缓解技术都可以降低传导发射和辐射发射，但可能专门针对其中一项（如扩频技术、有源EMI滤波等）。

SMPS中的EMI 源示例：

通常，通过大型无源滤波器来缓解较低频率的发射，会增加解决方案的电路板面积和成本。高频发射在测量、建模和缓解方面面临着不同的挑战，这主要是其寄生性质导致的。常见的高频发射缓解技术包括控制压摆率和减小寄生效应。

下图是一些电源如何降低EIM所包含的技术，这些技术适用的频带关系等：

总结：无

李光熠

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