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開關電源與線性穩壓電源相比，具有功耗小、效率高、體積小、重量輕、穩壓范圍寬等許多優點，己被廣泛應用于計算機及其外圍設備、通信、自動控制、家用電器等領域。

但開關電源的突出缺點是能產生較強的電磁干擾（EMI）。EMI信號既具有很寬的頻率范圍，又有一定的幅度，經傳導和輻射后會影響電磁環境，對通信設備和電子產品造成干擾。

如果處理不當，開關電源本身就會變成一個騷擾源。目前，電子產品的電磁兼容性（EMC）日益受到重視，抑制開關電源的EMI，提高電子產品的質量，使之符合EMC標準，已成為電子產品設計者越來越關注的問題。

外部環境對開關電源的干擾主要來自電網的波動、雷電浪涌、外界電磁輻射等等；如下圖：

電子產品：開關電源系統的EMS的分析

1、電源噪聲？

2、電源復位？

3、電源輸出？

4、電源損壞？

瞬態干擾（EMS）對設備會產生威脅，出現產品功能及性能的問題。

EMS的問題我們通過開關電源系統的PCB來分析：

A．開關電源系統有接地設計

系統的EMS－共模浪涌測試是我們系統故障和IC不良的主要原因；在實際生活中，我們的電子產品通過AC供電時，也是共模雷電導致產品的故障。

一次側的部分：

Ground路徑順序：大電容的Ground →Currentsensor→一次側變壓器輔助繞組Vcc電容的Ground→PWM IC 外圍組件的Ground →PWMIC 的Ground→光耦的地。

一次側和二次側的Y電容路徑：

大電容的Ground →Y－Cap→變壓器次級的Ground。

二次側的部分：

二次側Y2的出腳→二次側變壓器的Ground→二次側輸出電容的Ground→輸出接地則回到PE端→ TL431的地。

從上面的設計可以看出我們的系統其重要的控制信號和關鍵的IC是被保護起來。

好的PCB設計思路提高了產品的可靠性設計。

B．開關電源系統無接地設計

在PCB布線比較差的電路圖中：

電流流過變壓器的耦合電容（初級和次級耦合電容）和Y電容，電流流過C腳的電容地和IC的地之間的連線，連線上有雜散電感，造成電壓下降，將顯示在C腳電壓上（共模阻抗耦合）這就導致了IC的保護動作，電源輸出異常。

電子產品：開關電源系統的產品EMC的三大思考問題，了解了＆找得到就能解決EMC。

1．信號（源）？

2．結構設計 ？

3．地的連接 ？

電子產品：開關電源系統的EMI－傳導的測試系統等效分析

傳導干擾共模與差模信號的電流路徑分析。

開關電源通常是將工頻交流電整流為直流電， 然后經過開關管的控制使其變為高頻， 再經過整流濾波電路輸出， 得到穩定的直流電壓。工頻整流濾波使用大容量電容充、放電， 開關管高頻通斷， 輸出整流二極管的反向恢復等工作過程中產生了極高的di／dt和du／dt ，形成了強烈的浪涌電流和尖峰電壓， 它是開關電源電磁干擾產生的最基本原因。

另外，開關管的驅動波形， MOSFET漏源波形等都是接近矩形波形狀的周期波。因此， 其頻率是MHz級別的， 這些高頻信號對開關電源的基本信號， 特別是控制電路的信號造成干擾。

簡單的說：開關電源系統當MOS管開通時，L，N回路中變壓器電感的電流線性上升；MOS關斷時 L，N回路電流迅速關斷；此時回路的電流波形為三角波；高頻的三角波電流的諧波分量形成系統的差模干擾。

雜散參數影響耦合通道的特性

在傳導騷擾頻段（＜30MHz），多數開關電源騷擾的耦合通道是可以用電路網絡來描述的。但是，在開關電源中的任何一個實際元器件，如電阻器、電容器、電感器乃至開關管、二極管都包含有雜散參數，且研究的頻帶愈寬，等值電路的階次愈高，因此，包括各元器件雜散參數和元器件間的耦合在內的開關電源的等效電路將復雜得多。

在高頻時，雜散參數對耦合通道的特性影響很大，分布電容的存在成為電磁騷擾的通道。另外，在開關管功率較大時，集電極一般都需加上散熱片，散熱片與開關管之間的分布電容在高頻時不能忽略，它能形成面向空間的輻射騷擾和電源線傳導的共模騷擾。

簡單的說：在高頻段＞1MHZ時，開關電源系統對地就存在分布電容；系統的關鍵信號，關鍵走線對地都存在分布電容；分布電容形成對地回到L，N的共模干擾信號。同時分布電容的環路形成對空間的輻射干擾。

輻射干擾共模與差模信號的磁場分布。

1．差模電流的磁場主要集中在差模電流構成的回路面積之內，

而回路面積之外的磁力線會相互抵消；

2．共模電流的磁場，在回路面積之外，

共模電流產生的磁場方向相同，磁場強度反而加強。

注意：

關于輻射的一個重要基本概念是：電流導致輻射，而非電壓。

輻射干擾共模與差模信號的場強特性。

1．較小的共模電流能夠產生強度很高的輻射；

2．很多因素都能導致共模電流；

比如：

A．電網串入共模干擾電壓－（我們EMS的部分模擬測試）

B．輻射干擾（如雷電，設備電弧，附近電臺，大功率輻射源）在信號線上感應出共模干擾。

C．接地電壓不一樣。也就是說地電位差異引入共模干擾。

D．也包括設備內部電線對電源線的影響。

數據結果－40dB 測試數據分析：

Data1：  一個20mA的差模電流，

在30MHZ時，將在3m遠的地方產生一個強度為100uV／m的輻射電場。

Data2：  一個8uA的共模電流，

在30MHZ時，將在3m遠的地方產生一個強度為100uV／m的輻射電場。

很小的共模電流 和 很大的差分電流產生大小相等的RF能量。

原因：共模電流不能在RF返回路徑中進行磁力線的抵消。

電子產品：開關電源系統EMI－輻射騷擾系統分布參數影響的電磁場環路分析

開關電源系統對地就存在分布電容；系統的關鍵信號，關鍵走線對地都存在分布電容；共模電流通過布局布線流經系統的信號線及電纜的分布電容形成對地 回到L，N的共模干擾信號。同時分布電容的環路形成對空間的輻射干擾。

其中＞30MHZ以上 為輻射發射的天線接收；即共模輻射在空間產生電磁場，此時被輻射騷擾測試接收天線接收后，那么就形成了產品對外的輻射騷擾。

對電子產品的EMC的三大思考問題？

A．信號（源） 在哪里？

（外部干擾源EMS ＋內部騷擾源EMI）

B．結構設計 是這樣的嗎？

（產品外部接地 系統內部有接地端子或者浮地設計等等）

C．地的連接 還有更好的方法嗎？

（直接接地或通過Y電容接地 內部有參考接地背板 浮地設計等等）

總結：

信號（源）？

結構設計 ？

地的連接 ？

EMC的三大手法與之對應：濾波！ 屏蔽！ 接地！