開關電源系統的產品EMC的三大思考問題分析

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。

我們先來看看外部環境對開關電源的干擾主要來自電網的抖動、雷擊、外界輻射等；如下圖：

1、電源噪聲？

2、電源復位？

3、電源輸出？

4、電源損壞？

等等。

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。

后面我們通過PCB的分析來講解開關電源系統EMS的問題；

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。

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，有著很高的高頻諧波分量！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。

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