开关电源之EMI设计

高频开关电源由于其在体积、重量、功率密度、效率等方面的诸多优点，已经被广泛地应用于工业、国防、家电产品等各个领域。

开关电源的EMI干扰源集中体现在功率开关管、整流二极管、高频变压器等，外部环境对开关电源的干扰主要来自电网的抖动、雷击、外界辐射等。

（1）功率开关管工作在On-Off快速循环转换的状态，dv/dt和di/dt都在急剧变换，因此，功率开关管既是电场耦合的主要干扰源，也是磁场耦合的主要干扰源。

（2）EMI来源集中体现在漏感对应的di/dt快速循环变换，因此高频变压器是磁场耦合的重要干扰源。

（3）的EMI来源集中体现在反向恢复特性上，反向恢复电流的断续点会在电感（引线电感、杂散电感等）产生高dv/dt，从而导致强电磁干扰。

（4）PCB：准确的说，PCB是上述干扰源的耦合通道，PCB的优劣，直接对应着对上述EMI源抑制的好坏。

开关电源EMI抑制的9大措施

（1）减小dv/dt和di/dt（降低其峰值、减缓其斜率）。

（2）压敏电阻的合理应用，以降低浪涌电压。

（3）阻尼网络抑制过冲。

（4）采用软恢复特性的二极管，以降低高频段EMI。

（5）有源功率因数校正，以及其他谐波校正技术。

（6）采用合理设计的电源线滤波器。

（7）合理的接地处理。

（8）有效的屏蔽措施。

（9）合理的PCB设计。

在开关电源中，EMI滤波器对共模和差模传导噪声的抑制起着显著的作用。EMI 滤波器基本原理如图所示。

1.差模电容 C1、C2 用来短路差模干扰电流。

2.中间连线接地电容 C3、C4 则用来短路共模干扰电流。

3.共模扼流圈是由两股等粗并且按同方向绕制在一个磁芯上的线圈组成。如果两个线圈之间的磁藕合非常紧密，那么漏感就会很小，在电源线频率范围内差模电抗将会变得很小;当负载电流流过共模扼流圈时，串联在相线上的线圈所产生的磁力线和串联在中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。这里共模扼流圈要采用导磁率高、频率特性较佳的铁氧体磁性材料。

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