开关电源EMI的设计经验

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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、开关电源的EMI源
2 D3 d4 N4 D7 s3 M& b- v2 W
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。
0 N4 m; J+ \5 _, Q: `+ q1 ^4 P
（1）功率开关管* b. n$ M; w6 |; D. C. ~; |3 P
4 }$ r1 V; W! Q4 [
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。
. ^$ F7 |9 Q4 V: J. H. q
（2）高频变压器) R: d. i6 p- t" `1 }
2 O, y  |& Y! E1 Z- e
高频变压器的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。* N5 W8 y5 T0 ^$ e

, P3 J$ y8 K& c( D（3）整流二极管
$ `$ ~* Q7 T( W: ~
整流二极管的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。
8 j+ T( h  |; o2 R6 X) J8 j: w* M; @( r# S" c
（4）PCB6 [8 Z, g0 |" A, [) f' G# p, w
; J* P4 x1 f/ P8 c" f6 [' e
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。) P+ N$ c- [. Q) |% \; V1 N8 S9 d$ W

2、开关电源EMI传输通道分类
: v7 s; }7 {8 o
+ t1 @, U" ?5 s. {6 h3 \0 r8 G（一）. 传导干扰的传输通道
9 P2 {1 D, k1 f
0 p/ t, u1 ~& |, T. y; u$ u" G$ [- n/ f) Q（1）容性耦合
" Y  c3 S9 m7 _5 X) ?. d- u3 P
3 e7 a5 ]) u2 N* u) L4 Y（2）感性耦合4 _2 u) X7 u/ T; t& F& n( k
" v- @3 D: W( K
$ ^% E! |8 \* h, e6 t/ A（3）电阻耦合3 g) r% `  I+ Z. S; l+ [: a
7 N+ Y8 Q$ s  _6 t6 y, R( I. P" ]$ m
) t% C' z0 J; M) Ha.公共电源内阻产生的电阻传导耦合5 t. W+ G* t9 _9 M
; h. d  {# j9 j$ R2 g  H8 l9 U, |( G4 }' |3 {: v3 c, z
b.公共地线阻抗产生的 电阻传导耦合. O" A- d6 i8 _4 E- i) X
% O7 a2 W) y9 I7 b0 b& i
# K, _# H& v( C: S' e7 Q3 ic.公共线路阻抗产生的电阻传导耦合
! e- O) [6 C6 n$ i: I7 H9 ^8 U7 M! y4 o
（二）. 辐射干扰的传输通道
% E- K  E" {  I, k3 T. ?# {& g% X) Q+ a
5 w% L; q5 ]  @, y# u5 ]（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；

. U6 ?! _$ [* [+ M! [: y4 O8 ?: Q（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。
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3、开关电源EMI抑制的9大措施
9 p9 C8 X: A) L1 ?# p: |
5 ]9 \3 \" X  R在开关电源中，电压和电流的突变，即高dv/dt和di/dt，是其EMI产生的主要原因。实现开关电源的EMC设计技术措施主要基于以下两点：
6 G9 j& F. H* [
（1）尽量减小电源本身所产生的干扰源，利用抑制干扰的方法或产生干扰较小的元器件和电路，并进行合理布局；
. R5 n0 O, U& v: B$ w- Q4 b3 Q0 \9 B
（2）通过接地、滤波、屏蔽 等技术抑制电源的EMI以及提高电源的EMS。
, R" S% v) b  A' h0 u( |: V9 X* ?/ e
/ j$ t: \. J/ d3 @/ J& Q$ h分开来讲，9大措施分别是：! O/ h( G) @% Y1 W
) {$ S7 ^# {  |5 P/ Q
（1）减小dv/dt和di/dt（降 低其峰值、减缓其斜率）
( N; A( f; {- b/ n& H5 t& ~& J
（2）压敏电阻的合理应用，以降低浪涌电压% J8 ]8 E1 i( T
& n% K' }% K1 F- \
（3）阻尼网络抑制过冲
7 E$ S8 h, s6 ^3 N2 a  e
4 q3 m. u& C: M1 y* G$ }（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% t6 d$ R& ]( l
! d( Q* }5 O8 F2 v
7 @9 x0 H7 w% N（6）采用合理设计的电源线滤波器( ]9 `, T1 W* P! v$ x2 C/ M
! p0 g4 U- {& e3 y7 J* ~, T) e5 ?$ q/ r" [" F0 r
" R* B. i- K# _4 t+ K6 X2 d) W（7）合理的接地处理
. L8 k1 h  k# M5 r& M* m
（8）有效的屏蔽措施

（9）合理的PCB设计
7 O4 M* B% u$ r' e
4、高频变压器漏感的控制  }5 R# F5 B; O6 r$ J
( _  G9 ^8 U  I
高频变压器的漏感是功率开关管关断尖峰电压产生的重要原因之一，因此，控制漏感成为解决高频变压器带来的EMI首要面对的问题。
; q; n) n: g7 I4 d" ?. p+ M
4 \6 n) @5 |, `# \减小高频变压器漏感两个切入点：电气设计、工艺设计！

（1）选择合适磁芯，降低漏感。漏感与原边匝数平方成正比，减小匝数会显著降低漏感。2 g1 J# O* T( [- r' g

（2）减小绕组间的绝缘层。现在有一种称之为“黄金薄膜”的绝缘层，厚度20～100um，脉冲击穿电压可达几千伏。
: `  J' {4 \+ @9 Z
（3）增加绕组间耦合度，减小漏感。6 ^" a6 t1 o4 a- j
. S: V- ^' a! L
5、高频变压器的屏蔽

9 S7 r7 |/ X" v0 W2 A* V8 \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。# Y( T6 _/ F$ X0 Z% n4 X- O! W
! e; T0 l% ]' a0 b5 M8 }
( I/ z# K4 s# O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）。为防止该噪声，需要对变 压器采取加固措施：
" Q2 Q1 K' }! O6 s" T" a; y) n! ~/ I4 {
$ [! \) W" E- T& Q% u& m5 _（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；' Z2 \# }6 C4 a9 k1 _/ M
, E) ?$ \: }$ f: r6 |7 a
& u' h& R- @( F1 W（2）用“玻璃珠”（Glass beads）胶合剂粘结磁心，效果更好。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。. G) Z; [# }  }1 I

1、开关电源的EMI源* a5 ]8 n3 _2 z+ B
& W; F0 F* G) z9 b: G( z7 y
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。9 g0 }' h" }2 m7 Z" E
. K0 N% {' Y  C; ~, n1 d& [' S+ W) m* {+ H- ?6 ~5 q: e) n1 c
（1）功率开关管( `7 ~; E9 k& c8 ?# u0 g
$ E5 o" z5 ]/ T, M
/ K9 M- m8 |' \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。  K7 G3 q5 x( s( x. H% |2 E6 d
+ q5 z' ?# H! j  I$ P. S' G0 e1 U
' i; g% C) k0 r（2）高频变压器
1 B2 A7 \1 c* R8 E% C% t4 Y* A. r
5 O  i7 F! q0 D. {高频变压器的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。2 y! s# l/ K" {

（3）整流二极管
1 {5 F/ m. L% {$ h7 i
4 {; m% |( b, D! ]+ Z1 v  l& c整流二极管的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。

* n" \2 t( L, v; s（4）PCB

6 P. e6 {8 {2 x. c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。! `6 r" Q9 I& ^8 u+ k
: f& x2 w  K3 h& _; y
2、开关电源EMI传输通道分类7 C/ I- u+ q. c
& p7 S- }' M9 w& X
（一）. 传导干扰的传输通道$ R! n$ }; p4 Z* O5 V

! b# \7 s# ^+ g; w. C3 a$ z（1）容性耦合
" G: }% s0 X  |( ?: N" a: V9 z. O3 k8 g1 ]. a/ G% [
& c$ m! i5 G* q（2）感性耦合
  ~& b1 b1 W, W$ K% n: g& w! |  p
（3）电阻耦合
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# x; ~" D8 t* ?3 ja.公共电源内阻产生的电阻传导耦合
6 r1 q1 x" @4 L: R/ M
b.公共地线阻抗产生的 电阻传导耦合; Y) M$ V# X- v

c.公共线路阻抗产生的电阻传导耦合

（二）. 辐射干扰的传输通道+ p6 f' g0 W/ L' e0 p
7 r2 f1 f6 L' ^' T9 {
（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；
" m2 p: [. k7 p5 p
# [9 ~  @, b( m/ H（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）；+ b1 |7 m' d5 Q5 U9 ^2 z
, J) ?* B1 C9 ~5 g/ m$ n' \
6 [- r5 f1 q3 m3 ]. Z（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。5 a1 R& i6 c) y- a

3、开关电源EMI抑制的9大措施

& \2 ~% g0 h) Y, K, w5 D0 I在开关电源中，电压和电流的突变，即高dv/dt和di/dt，是其EMI产生的主要原因。实现开关电源的EMC设计技术措施主要基于以下两点：
5 L$ b  O8 ~9 X/ z
（1）尽量减小电源本身所产生的干扰源，利用抑制干扰的方法或产生干扰较小的元器件和电路，并进行合理布局；
5 C! m! @: a' d
0 M* a6 o9 L- p& M  |; U（2）通过接地、滤波、屏蔽 等技术抑制电源的EMI以及提高电源的EMS。
! `% |* T* Q& l* o  M) |) n
分开来讲，9大措施分别是：
" V/ j" n2 E. ]5 g! m- c6 D" y" a% p. @8 y' z& D; t
- X1 ~5 u9 {4 b0 c# d! g（1）减小dv/dt和di/dt（降 低其峰值、减缓其斜率）
! v+ S3 B6 V! W, }
（2）压敏电阻的合理应用，以降低浪涌电压$ s9 p' [+ `; u/ r$ q
% Z$ e1 t, b6 O! E
（3）阻尼网络抑制过冲% f0 v* a3 d2 U9 q& K; h8 Z/ O

4 R3 O, o/ R1 b; N/ h" H, @3 Y（4）采用软恢复特 性的二极管，以降低高频段EMI- ~% S+ ~- o' ~' q. i, [6 x: l
% ^/ b4 l1 e# Y8 Y3 t8 |8 x8 ~% \+ L5 M( ~( l/ R
( Z3 s8 M9 _9 ^; r# s（5）有源功率因数校正，以及其他谐波校正技术
7 U+ G+ Q! s. B6 K9 |+ ~
（6）采用合理设计的电源线滤波器3 I% w; j) y. b2 \
9 z* {' ~3 I! S. j8 q6 p9 j# H' L- ?% m
0 R% z" {- X+ c9 H* d+ n（7）合理的接地处理8 h; s" a4 w8 y4 c. @  r

（8）有效的屏蔽措施

# X0 h/ B  s- |% Z（9）合理的PCB设计
, O' I2 J# S/ {
4、高频变压器漏感的控制( f6 @4 x* h  h
4 H" O( c- b8 X; r
高频变压器的漏感是功率开关管关断尖峰电压产生的重要原因之一，因此，控制漏感成为解决高频变压器带来的EMI首要面对的问题。5 Y& c# ~4 [6 W& H. L( `

减小高频变压器漏感两个切入点：电气设计、工艺设计！

（1）选择合适磁芯，降低漏感。漏感与原边匝数平方成正比，减小匝数会显著降低漏感。
8 p% ]& y. X; M& |! v8 _
7 ~# j2 d$ b: Y1 a% U, Z3 e$ B（2）减小绕组间的绝缘层。现在有一种称之为“黄金薄膜”的绝缘层，厚度20～100um，脉冲击穿电压可达几千伏。
" l3 h' k+ p* G7 f- h+ \1 s2 L
1 A* E0 F8 G2 E2 Y6 L（3）增加绕组间耦合度，减小漏感。

5、高频变压器的屏蔽3 t/ n) i% z' R) M- h
$ s3 w9 f: K2 B! c. \/ p
( b/ T. X! H. \  R2 o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。
& v3 p! a# y5 K4 s0 J) V
+ S  Z: [/ C8 z6 l/ W: G! q9 [6 J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）。为防止该噪声，需要对变 压器采取加固措施：

* t: d0 }- d( ~（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；* F2 a% U/ f& j8 U& M

（2）用“玻璃珠”（Glass beads）胶合剂粘结磁心，效果更好。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。  W( t4 v4 K4 `& f+ ^

) S: |1 w0 s  R$ |9 r6 E# [' E* o7 @1、开关电源的EMI源

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
4 d8 h$ {, u2 B2 w" Y8 {0 J  Q
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。
3 \! N; f6 K& R! Q( f8 Y4 @* v9 y
（2）高频变压器
" U0 E" z- w) t$ l
高频变压器的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 B4 h+ Z; g/ _' D& p（3）整流二极管
8 K1 s  v% Y: c. K
整流二极管的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。
3 C/ {  n0 A) G2 ]  M
（4）PCB

1 J9 V3 ?# E4 r1 z" [3 I7 ]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。- ]$ S( s) B9 v$ N0 n5 h  j* A: k
7 i  V/ @: {. {( T7 m; M3 p; c- ^6 K, s$ @) L
# Y* a, Z4 A! k7 n( G3 [, f2、开关电源EMI传输通道分类' c( q) x. [, H. _* q
! A9 h+ j, v$ X$ S  C, }* q5 W+ q& Y7 s# |8 Y+ r8 x/ U8 {6 u
（一）. 传导干扰的传输通道
/ H( f: n0 l( X  d+ @
（1）容性耦合

% U. E/ R; p. P2 m* B$ U+ g（2）感性耦合
, w9 G: r* r$ t7 e
* w  _& {! ~8 {（3）电阻耦合; G) }+ M% A& P6 _, e: k
7 t9 t9 ?* B+ r& s0 ^8 J5 w& q1 w2 o) V: a& e4 p- B! j% A% m
& o  m9 }$ @; }( t% _8 e7 ka.公共电源内阻产生的电阻传导耦合/ K1 ?+ |' ~. Q, ^3 U
6 j+ l6 y# d; l5 Z2 G4 V
+ J. A9 u! b, F8 eb.公共地线阻抗产生的 电阻传导耦合

9 |3 G. \; ~1 o0 H2 kc.公共线路阻抗产生的电阻传导耦合
$ r; l, J# g. \
（二）. 辐射干扰的传输通道

5 C+ {) Y  S3 a' O（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；. T9 [6 l6 k! P' m% a  U7 r
% a; R) C% l+ p& }
（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。

2 [- L: c4 A+ Z! l; K8 G( |8 B1 I3、开关电源EMI抑制的9大措施$ }* g+ F/ ?- E
  t- K& {! ~' ~) s& r: H- z
/ D8 g2 a5 h0 T  H* }在开关电源中，电压和电流的突变，即高dv/dt和di/dt，是其EMI产生的主要原因。实现开关电源的EMC设计技术措施主要基于以下两点：- W! R0 y0 g  s0 J

8 ~4 g% R% }0 M! F% q（1）尽量减小电源本身所产生的干扰源，利用抑制干扰的方法或产生干扰较小的元器件和电路，并进行合理布局；
! p. ~" O) f2 v3 e( F
' ~- h. P! ]3 w2 ^( h- f1 N1 R6 U（2）通过接地、滤波、屏蔽 等技术抑制电源的EMI以及提高电源的EMS。
& r1 {- S* F, A! y$ `
0 B. j* }" t  _: M分开来讲，9大措施分别是：
0 q' X3 m2 i' ~+ d) T* I
（1）减小dv/dt和di/dt（降 低其峰值、减缓其斜率）0 i. r7 P) ^$ j
6 }. m3 ?# |! k$ ~
; O, n" Z9 F/ m5 k+ Y; P（2）压敏电阻的合理应用，以降低浪涌电压5 R6 u( \$ C+ x- r
3 G3 F- w  r# \( r$ g+ f
: W6 R4 n# g* P0 K（3）阻尼网络抑制过冲6 k9 w. k& `7 d. |) c) A2 T* b, P
3 z* R- b  K( S# T% }8 I
（4）采用软恢复特 性的二极管，以降低高频段EMI
  n, g- w3 \+ D. z0 j% t, P% L( R7 b2 C8 V' @
（5）有源功率因数校正，以及其他谐波校正技术/ Y  L" L' g4 h5 m$ [6 B

3 S( U# E1 f( a& B! Y" L% u（6）采用合理设计的电源线滤波器
6 J. Y" J+ y0 X. U/ T2 H. `9 o. ?' E/ |' g: i  M) j
（7）合理的接地处理
  Y$ {* h- y' a; l( a& @% Z+ k* D2 I$ l
（8）有效的屏蔽措施. H. B  x' {7 v1 O

& M, ~  v7 N4 \/ J; p( ~3 h2 i（9）合理的PCB设计. H8 Z! |( _# y- k

. \1 U- B# |  ~; J7 u1 ]' f  R( N# p4、高频变压器漏感的控制

7 d4 I+ q6 s3 H- J& k9 U  S  s3 \高频变压器的漏感是功率开关管关断尖峰电压产生的重要原因之一，因此，控制漏感成为解决高频变压器带来的EMI首要面对的问题。$ J* f9 t% f+ Q5 V% ?5 m

; E9 b, ]9 K, a减小高频变压器漏感两个切入点：电气设计、工艺设计！* C7 Y" ?1 z& j  d
! _/ E9 o# [. t+ i/ P! P
（1）选择合适磁芯，降低漏感。漏感与原边匝数平方成正比，减小匝数会显著降低漏感。
% S) N3 u9 G5 ?* k! q& Z% ?
（2）减小绕组间的绝缘层。现在有一种称之为“黄金薄膜”的绝缘层，厚度20～100um，脉冲击穿电压可达几千伏。, M7 ~3 m, G0 b6 Y# r# \
! P8 L$ B2 _7 q. f4 J, u3 E0 a8 Y" [$ J6 O$ P  l& C& j0 [" q" H
' x) W* |, r. o9 R! f! z2 i! E/ `, v$ e（3）增加绕组间耦合度，减小漏感。
; h+ W4 y$ s4 E1 F1 o. J: [8 A! g$ C* r- A4 f1 U
& k4 S% {& p# u: c8 o. x1 H5、高频变压器的屏蔽" u. G3 |9 G  P+ d) n1 k
; n) v# p( ^* \1 z0 n; _" A
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。. Q2 }, N2 l$ M1 {  w: d
- h2 L. v4 L) ?7 @" V' z3 J) E% e# F5 ~( z2 S
% `' ^" t1 m% B: o2 M* L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）。为防止该噪声，需要对变 压器采取加固措施：$ u5 R' S) l; P6 s+ c

（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；1 S! Z: ?: r# D* y+ M

/ t4 p# C- g4 H3 j3 ~6 a0 Z% T$ x（2）用“玻璃珠”（Glass beads）胶合剂粘结磁心，效果更好。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。
8 o& |; M! R; l3 t0 R+ N
7 s5 B' B7 s5 Z! W1、开关电源的EMI源
! G" e: a* B. Y* O  v
1 o5 r* {- @% {, F/ a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。
" A7 A) S' [6 D( ^9 w
$ x! n) w) H9 m8 l. H（1）功率开关管$ k5 D/ A8 j2 p4 Y* J
1 ?) U& u* P5 p3 ]: n4 c$ U; e  I
9 d. I3 [4 d1 r2 U% D1 c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）高频变压器
+ m( {, b: p. i3 v" u
: l% Q0 ]5 y$ ^# h高频变压器的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。
; E1 n. Y" ?8 E/ v& _' D
（3）整流二极管
. V5 c  I1 @; D1 l. v! P  O9 c! ^7 ?/ @/ i3 e2 ~" d" N2 F( D; t  U
4 X9 @# g' U3 T3 G- T整流二极管的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。) [' l! M9 x  R- M
6 J  |8 V% f1 k5 A: e
3 g1 D5 n8 y& u! c( s$ k（4）PCB: X# p1 u  X7 X
/ ^% k0 ?7 v, Y
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。
& U' l; N: ]% z9 t1 ~
( P# U* y% B0 @! V% y2、开关电源EMI传输通道分类
9 W3 z: r0 A9 W/ |3 ^: p6 n4 t; \
& |. |+ c/ n# ^3 y（一）. 传导干扰的传输通道- x) ^9 a! k1 ~& d
" ]6 j2 j" i9 q
6 \( e2 ?( C: R（1）容性耦合

（2）感性耦合
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（3）电阻耦合5 g- y; x, y. I. b9 t1 j0 q
! i& }( S( J, U5 T: T& j* u. h. L0 @6 _2 z+ q
a.公共电源内阻产生的电阻传导耦合
+ w* n! V: w3 g7 w  ~$ \1 Z" X, y0 D4 m: u
b.公共地线阻抗产生的 电阻传导耦合
" x$ R2 }* T7 p; b& s- W: v0 i, @7 [" p$ n" F* W
c.公共线路阻抗产生的电阻传导耦合

* C8 s- c, S4 X! @0 m（二）. 辐射干扰的传输通道

. G4 F. F: b1 Y2 O% g6 @（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；/ g2 o7 A4 `/ s4 Q: }
# G. B: m$ h+ z4 \! G
（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）；) ^8 G6 n1 [" S# ?  |

. z; M, j% S1 G, U/ a. F（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。9 w. E8 l( h; H4 s8 d
  v5 w0 M# l* }. x: X* y2 e# Q1 p
3、开关电源EMI抑制的9大措施
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在开关电源中，电压和电流的突变，即高dv/dt和di/dt，是其EMI产生的主要原因。实现开关电源的EMC设计技术措施主要基于以下两点：# p/ ~; T/ n+ n  R7 D! w
' C2 N' K6 U# l5 N# L) }4 _- Q- A% m; T! J+ m
# L! C( h8 B3 E6 V（1）尽量减小电源本身所产生的干扰源，利用抑制干扰的方法或产生干扰较小的元器件和电路，并进行合理布局；
2 o$ R! k8 f6 W5 ~: p, G0 F
8 D' K" w: A* `（2）通过接地、滤波、屏蔽 等技术抑制电源的EMI以及提高电源的EMS。
+ ]! [- s' P5 l2 F3 n, H- }% n- p8 W7 r( @
! o6 g5 t7 d' `# [分开来讲，9大措施分别是：

（1）减小dv/dt和di/dt（降 低其峰值、减缓其斜率）
+ g# k9 |& N9 ]4 G3 {% Q9 Z7 Q1 ^* z
3 W+ k! E6 M( ]2 j6 I/ P7 }' w$ g（2）压敏电阻的合理应用，以降低浪涌电压
6 s; R% v0 ^& c0 r" Z$ a/ l# g# j
（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/ y6 d' G: ~2 y- @: w
, V1 q6 ?1 g( E& a9 P7 h* S- c* k) i# f; W1 B) q$ o
（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( _* A3 n* l  `4 M5 O1 I; b
6 m# L& h3 M2 X' }4 V( }: ~( v  T" G0 d; ?7 o' V
（7）合理的接地处理2 k; _5 e( {6 z7 ~; |
  r* }2 O. q+ |0 I' u6 g: W# o9 v
9 Q2 ^) M- m7 Q) B1 b3 F（8）有效的屏蔽措施9 G/ v5 m& u, f0 i3 t( @  x9 m# s

（9）合理的PCB设计8 Z$ L# t6 R/ o6 i

4、高频变压器漏感的控制) Y0 A* E; r9 Q2 z* ~7 }  x
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5 |6 O6 j% F+ a  [/ ?# b2 z" j1 U高频变压器的漏感是功率开关管关断尖峰电压产生的重要原因之一，因此，控制漏感成为解决高频变压器带来的EMI首要面对的问题。
6 x& N) W  W) k( s: G3 h
7 _2 U& ^9 @* [. i* ^- e减小高频变压器漏感两个切入点：电气设计、工艺设计！( c* z# s, d5 Q+ H
# B  C5 ^: O0 g5 f3 d( k& \' q9 j" r; `" _% Q! Q' R# j
（1）选择合适磁芯，降低漏感。漏感与原边匝数平方成正比，减小匝数会显著降低漏感。
9 D  @  o- \, ?7 T2 I
（2）减小绕组间的绝缘层。现在有一种称之为“黄金薄膜”的绝缘层，厚度20～100um，脉冲击穿电压可达几千伏。1 `; B; {* t8 u$ {8 p" a
, Q. \4 q- Q3 C) \+ f+ |" L
（3）增加绕组间耦合度，减小漏感。/ y" {1 \; P% s5 ?; c4 v
2 v0 N4 P, h. @  b
5、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。! s% }5 [; r) F8 c+ k5 b
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9 G, [1 m* G: k" `; x+ @5 M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）。为防止该噪声，需要对变 压器采取加固措施：
, D) w5 G$ Z" Z+ L- O5 g( H8 S
" I, L7 h) ^# h; D& B% d（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；
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0 T+ K8 I1 q; c* N0 N（2）用“玻璃珠”（Glass beads）胶合剂粘结磁心，效果更好。
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