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1、开关电源的电磁骚扰抑制技术第一页，讲稿共四十九页哦 1.前言n 与传统的稳压电源相比，开关电源不需要沉重的电源变压器，具有体积小、重量轻、效率高、待机功耗低、稳压范围宽等特点，广泛用于空间技术、雷达、计算机及外围设备、通信、自动控制、家用电器等领域。n 然而，开关电源自身产生的各种电磁骚扰占有很宽的频带和较强的幅度，如果控制不当会通过传导和辐射对周围设备产生电磁干扰，污染电磁环境，成为一个很强的电磁干扰源。n 这些干扰随着开关频率的提高、输出功率的增大而明显地增强，对电子设备的正常运行构成了潜在的威胁。n 如何抑制开关电源的电磁骚扰，提高相应电子产品的质量，使之符合有关电磁兼容标准的要求，已成
2、为抛开沉重的线性电源换用轻便的开关电源的产品设计者们面对的首要问题。第二页，讲稿共四十九页哦 2.开关电源工作原理及电磁骚扰的来源n与传统的线性电源相比开关电源具有无可比拟的优点，但是开关电源为什么仍然无法完全取代线性电源呢？n一方面，开关电源的电路复杂程度比线性电源高得多，调试复杂，生产成本高，限制了其在低价位电子产品上的应用；n另一方面，即使经过精心设计，与线性电源相比开关电源自身仍会产生较强的电磁骚扰，这不仅会干扰所供电的设备，而且也会干扰周围的其它电子设备，限制了其在精密尖端电子设备上的应用。n首先，我们就从这两个方面着手了解开关电源。第三页，讲稿共四十九页哦 2.1 开关电源的工作原
3、理n 开关电源种类很多：n按驱动方式有自激式、他激式；n按隔离方式有光耦隔离型、变压器隔离型、非隔离型；n按变换方式有降压型、升压型，极性反转型、开关电容型、谐振型；n按控制方式有脉宽控制方式、磁放大器控制方式等。n 实际的开关电源种类很多，电路千差万别，但基本结构大同小异，其工作原理框图见图1，实际电路组成可能有部分取舍。第四页，讲稿共四十九页哦 图1 开关电源原理框图第五页，讲稿共四十九页哦 2.1 开关电源的工作原理（续一）n 开关电源的核心是一种DC/DC转换器。n 对交流输入电压首先经过一次整流滤波后变成直流，然后送到DCDC转换器进行转换，对直流输入电压，则无须一次整流滤波部分。n
4、 逆变器把直流变成几千赫至几百千赫的高频矩形波，然后再由二次整流滤波器变成所需的直流输出电压。n 由取样、误差放大、基准电压、脉冲控制电路构成电压负反馈系统通过调节逆变器输出矩形波的占空比（即PWM方式）或重复频率来稳定直流输出。第六页，讲稿共四十九页哦 2.2 电磁骚扰的产生n由开关电源的工作原理我们可以知道，开关电源都是利用半导体器件的高速通断的来实现电压变换的，并以开和关的时间比来控制输出电压的高低。n由于它通常在20kHz以上的开关频率下工作，所以电源线路内的dv/dt、di/dt很大，产生很大的浪涌电压、浪涌电流和其它各种电磁骚扰。n它们不但通过输入、输出电源线以共模或差模方式向外传
5、导，同时还向周围空间辐射。n下面我们对开关电源的内部的主要骚扰来源及传播途径进行分析。第七页，讲稿共四十九页哦 2.2 电磁骚扰的产生（续一）n开关电源产生电磁骚扰的因素较多，其中由整流电路产生的电流高次谐波干扰和电压转换电路产生的尖峰电压干扰是主要因素，开关脉冲的形成和控制电路中的高频矩形脉冲含有丰富的高次谐波也会产生电磁骚扰。n它们均产生于电源装置的内部，由脉冲形成和控制电路产生脉冲信号，经由开关电源中的二级管和晶体管在非线性的工作过程产生跃变电压和电流，通过高频变压器、储能电感线圈、寄生电容和导线以及不适当的系统结构和元件布局向交流电网、供电设备及空间传播形成传导和辐射骚扰。n下面就图2
6、所示的基本开关电源电路对其产生电磁骚扰的机理进行分析。第八页，讲稿共四十九页哦 图2 开关电源原理示意图 第九页，讲稿共四十九页哦 2.2.1 整流滤波产生的电磁骚扰n基本整流滤波电路的整流过程是产生电磁骚扰最常见的原因。n因为正弦波通过整流器后不再是单一频率的电流，而是变成单向脉动电源，此电流波形分解为一直流分量和一系列频率不同的交流分量之和。n实验结果表明，较高的谐波(特别是高次谐波)会沿着输电线路产生传导骚扰和辐射骚扰。第十页，讲稿共四十九页哦 2.2.1 整流滤波产生的电磁骚扰（续一）n a）一次整流回路产生的电磁骚扰n一次整流回路一般是由整流桥BR1及滤波电容C1构成，其输入是工频的
7、正弦交流电压。n当电路稳定工作后，整流桥BR1只有在输入的交流电压绝对值超过C1的端电压时导通，电流从电源输入侧流入，其余时间，BR1截止，无电流通过。n该电路在交流电压波形最高点上相对于供电电压较小的导电角对电容器充电引起交流电流以连续的窄电流脉冲形式流过输入回路。n这种窄电流脉冲经频域展开，除工频分量外还有丰富的高次谐波分量。n这是一种典型的对交流电网的选择性取电，电源工作的功率因素极低。n这种工作方式不但降低了供电网络的效率，其高磁谐波会反向注入交流供电网络，产生供电电压波形的畸变，劣化供电质量。n由于工频频率很低，其上百次谐波也不过数千赫兹，它多以传导骚扰形式出现，极难形成辐射骚扰。第
8、十一页，讲稿共四十九页哦 2.2.1 整流滤波产生的电磁骚扰（续二）n b）二次整流回路产生的电磁骚扰n一方面，电源在工作时，整流二极D2处于高频通断状态，由脉冲变压器次级线圈L2、整流二极管D2和滤波电容C2构成了高频开关电流环路，如果电容器C2滤波不足或高频特性不良，C2上的高频阻抗会使高频电流以差模形式混在输出直流电压上成为差模骚扰，影响负载电路的正常工作。n另一方面，二极管D2在正向导通时PN结内的电荷被积累，二极管加反向电压时积累的电荷将消失并产生反向电流。由于二次整流回路中D2在开关转换时频率很高，即由导通转变为截止的时间很短。在短时间内要让存储电荷消失就产生反电流的浪涌。由于直流
9、输出线路中的分布电容、分布电感的存在，便因浪涌引起干扰成为高频衰减振荡。这种高频衰减振荡在直流输出端形成差模骚扰。n这两种形式的骚扰高次谐波成分丰富，频率高端可达数十上百兆赫兹，它们还可能通过内部电路的相互感应转化成输入、输出端的共模骚扰及通过空间向外传播辐射骚扰。第十二页，讲稿共四十九页哦 2.2.2 开关回路产生的电磁骚扰n对开关电源来说，开关回路产生的电磁骚扰是其骚扰最直接和最主要的来源。n开关回路是开关电源的核心，主要由开关管和高频变压器组成。它产生的尖峰电压为有较大辐度的窄脉冲，频带较宽且谐波丰富。第十三页，讲稿共四十九页哦 2.2.2 开关回路产生的电磁骚扰（续一）n产生这种脉冲干
10、扰的主要原因是：na）开关管T的负载为高频变压器初级线圈L1，是感性负载。在开关管T导通瞬间，L1出现很大的电流，并在T的两端会出现较高的浪涌尖峰电压，在开关管T断开瞬间，由于L1的漏磁通，致使一部分能量没有从一次线圈传输到二次线圈，储藏在漏感中的这部分能量将和集电极电路中的电容、电阻形成带有尖峰的衰减振荡，叠加在关断电压上，形成关断电压尖峰，这种电源电压中断会产生与L1接通时一样的磁化冲击电流瞬变，这个噪声会传导到输入输出端去形成传导骚扰，重者有可能击穿开关管及该回路其它部件。第十四页，讲稿共四十九页哦 2.2.2 开关回路产生的电磁骚扰（续二）nb）脉冲变压器初级L1、开关管T和滤波电容C
11、1构成的高频开关电流环路可能会产生较大的空间辐射，形成辐射骚扰。如果电容器C1滤波不足或高频特性不良，C1上的高频阻抗会使高频电流以差模方式传导到交流电源中去形成传导骚扰。第十五页，讲稿共四十九页哦 2.2.3 开关控制回路产生的电磁骚扰n开关脉冲的形成和控制电路中的高频矩形脉冲含有丰富的高次谐波。n它一方面有可能通过不良的接地及高频感应向外传递形成电磁骚扰；n另一方面，该脉冲信号中的高频谐波会经过开关回路的放大和传递形成电磁骚扰。第十六页，讲稿共四十九页哦 2.2.4 分布电容成为电磁骚扰传递的通道n a）由于开关管T一般功率都较大，所以在开关管T的集电极上一般需加散热片K，为了安全及防止高
12、频骚扰通过K向外辐射，K一般接保护地或机壳，为了防止短路，在集电极和散热片中间隔有导热绝缘垫片。散热片K与开关管T间虽有绝缘垫片，但由于接触面积较大，绝缘垫片薄，两者间的分布电容Ci在高频时不能忽略。开关回路的高频开关电流会通过Ci传输散热片K上，再流到机壳地和保护地线PE中，从而形成面向空间的辐射骚扰和电源线传导共模骚扰。若电源线L和N线对PE线的阻抗不平衡，则电源线传导共模骚扰还会转变成差模骚扰。第十七页，讲稿共四十九页哦 2.2.4 分布电容成为电磁骚扰传递的通道(续一)n b）脉冲变压器的一次侧L1和二次侧L2间存在分布电容Cd，一次侧L1的高频电压通过这些分布电容将直接耦合到二次侧L
13、2上去，在二次侧的二条输出直流电源线上产生同相位的传导共模骚扰。如二线对地阻抗不平衡，该传导共模骚扰还会转变成差模骚扰。第十八页，讲稿共四十九页哦 3.电磁兼容标准对开关电源的要求 n 由于开关电源应用很广泛，当它应用在不同的产品中对应的电磁兼容测试标准和测试项目是各不相同的。n 这些标准五花八门，测试项目也各不相同，但对开关电源本身的电磁兼容要求是差别不大的。n 这些不同用途的开关电源单独测试，如果其符合GB9254-1998标准B级产品的要求，那么它在其应用产品中按相应的电磁骚扰标准进行测量时一般也会符合要求。n 这儿我们主要介绍开关电源按GB9254-1998测试时的测试项目及其标准要求
14、。其它相关标准这儿不另介绍，大家可以自行查阅。第十九页，讲稿共四十九页哦 3.1 电源端子骚扰电压n本项目适用于由交流电网供电的ITE的电源端子。反映的是ITE通过供电的交流电源端子向供电电网反向注入的骚扰电流的强度。骚扰电压限值见表一。第二十页，讲稿共四十九页哦 3.2 辐射骚扰场强n本项目反映的是ITE向空间辐射的电磁骚扰的强度。辐射骚扰限值见表二。标准中的骚扰限值为10m测试距离的骚扰限值。对其他测量距离不为10m的测量值可用换算公式：L2（dB）=L1（dB）+20log(d1/d2)进行换算。表二:ITE辐射骚扰场强限值第二十一页，讲稿共四十九页哦 3.3 开关电源一般测试条件n 如
15、果由交流电网供电，按国内标准要求，一般供电电源为单相交流220V/50Hz或三相交流380V/50Hz。n 按开关电源的使用条件或使用说明的要求决定是否接地。n测试时其输出外接纯阻性负载，并使输出电流达到其额定输出电流，或在其典型应用环境中进行测试。n测试时开关电源及其负载裸露放置或按实际使用要求放置。n电源端子骚扰电压一般在屏蔽室或符合本标准要求的电磁环境的实验室进行测量，辐射骚扰场强测试一般在电波暗室或开阔场进行。第二十二页，讲稿共四十九页哦 4.开关电源电磁骚扰的抑制措施n对开关电源产生的EMI所采取的抑制措施，主要从两个方面着手：n一是减小骚扰源的骚扰强度；n二是切断骚扰传播途径。n为
16、了达到这个目的主要从以下几个方面着手：n选择合适的开关电源工作方式及工作频率；n选择合适的电路元件；n采用正确的屏蔽、接地、滤波措施;n使用合理的元件布局等几种方法。第二十三页，讲稿共四十九页哦 4.1 减小骚扰源的骚扰强度n 4.1.1选择合适的工作方式及工作频率n不同种类的开关电源的工作方式不同，他们的产生的电磁骚扰强度及所产生的电磁骚扰控制难度是不同的。n例如：自激式开关电源在负载轻重不同时不但脉冲宽度会改变，其开关频率变化很大，这样给克服开关脉冲骚扰和控制其传播带来很大难度；他激式开关电源开关频率不变，靠改变脉冲宽度来保持输出稳定。显然，他激式开关电源更容易控制电磁骚扰。n隔离型开关电
17、源比非隔离型开关电源骚扰小。n桥式整流产生的骚扰比其它整流方式产生的骚扰小。n光耦隔离比变压器隔离的骚扰更容易控制。n对非隔离型开关电源：谐振型比极性反转型骚扰小多了。第二十四页，讲稿共四十九页哦 4.1.1选择合适的工作方式及工作频率(续一)n开关电源的工作频率也与骚扰强度密切相关：低的开关电源工作频率不但可以减少骚扰的高频分量，其传导骚扰和辐射骚扰的传播效率也会大大降低。n实际设计中，我们进行工作方式选择时，综合考虑电路的复杂程度、转换效率、生产成本和调试难度的同时也别忽略了考虑其电磁兼容性能，这样往往可以取到事半功倍的效果。n至于工作频率，在不增加成本和影响工作效率的情况下当然是越小越好
18、。第二十五页，讲稿共四十九页哦 4.1.2选择合适的电路元件n开关回路是开关电源产生电磁骚扰最直接和最主要来源。n在开关回路中，开关管是核心。n我们实际设计和测试中发现，对同一开关电源，其他部分保持不变，我们用同样耐压和电流容量的不同品牌的开关管进行辐射骚扰测试，整体骚扰最大的与最小的可能相差1520dB。n对传导骚扰的频率高端，我们也发现同样的现象（对传导骚扰的频率低端这种现象没有高端明显）。n这与开关管在设计中有否考虑电磁兼容有关。n好的开关管在设计中考虑到了高频率抑制及开关瞬间的震荡并兼顾了转换效率。这种开关管成本可能会高些。第二十六页，讲稿共四十九页哦 4.1.2选择合适的电路元件（续
19、一）n开关回路中另一关键部件是脉冲变压器。n脉冲变压器对电磁兼容的影响表现在两个方面：n一个是初级线圈与次级线圈的分布电容Cd，n一个是脉冲变压器的漏磁。n通过在初级线圈与次级线圈间加静电屏蔽层并引出接地，该接地线尽量靠近开关管的发射极接直流输入的0V地（热地），这样可以大大减小分布电容Cd，从而减少了初、次级的电场的耦合骚扰。n为了减小脉冲变压器的漏磁，可以选择封闭磁芯（如圆环），封闭磁芯比开口磁芯的漏磁小。还可以通过在脉冲变压器外包高磁导率的屏蔽材料抑制漏磁。从而减小通过漏磁辐射骚扰。第二十七页，讲稿共四十九页哦 4.1.2选择合适的电路元件（续二）n 开关回路（一次整流回路）中的C1选择
20、也很关键，选择高频特性良好的电容或在其上并联一个高频电容，降低高频阻抗，可以减少高频电流以差模方式传导到交流电源中去形成传导骚扰。n 在二次整流回路中，整流二极管D2非常关键。在低压大电流的整流回路中，快速恢复的肖特基二极管是一种较好的选择。对高压输出电路可选用其他快速恢复二极管或带软恢复特性的二极管。第二十八页，讲稿共四十九页哦 4.1.3 骚扰吸收回路n可在开关回路的开关管T两端并联RC吸收回路如图3(a)所示，或在开关管T两端并联DRC吸收回路如图3(b)所示。nRC/DRC回路可吸收开关管T接通和断开瞬间产生的较高的浪涌尖峰电压，降低开关回路的骚扰。第二十九页，讲稿共四十九页哦 4.1
21、.3 骚扰吸收回路（续一）n 如图3(c)所示，在输出端的整流二极管D2两端加RC吸收电路，抑制反向浪涌，并在整流二极管D2和D1正极引线中串接带可饱和磁芯的线圈或微晶磁珠（Co系）SC1、SC2。n 可饱和磁芯线圈/微晶磁珠在通过正常电流时磁芯饱和，电感量很小，不会影响电路正常工作；一旦电流要反向流过时，它将产生很大的反电势，阻止反向电流的上升，因此将它与二极管D1、D2串联就能有效地抑制二极管D2的反向浪涌电流。n 微晶磁珠可以直接套在二极管的引线上，使用方便，效果也比RC吸收回路好。n 另外，D1、L、C2组成的滤波网络可以更好滤除输出直流中的高频纹波，减少输出端的高频差模骚扰。第三十页
22、，讲稿共四十九页哦 4.1.4 一次整流回路中PFC网络n 对一次整流回路，最显著的骚扰是整流回路对交流电网的选择性取电引起的供电网络的波形畸变，功率因素偏低。n 为解决这个问题，可在一次整流回路加入现成的PFC（功率因素控制）模块。n 该模块分有源和无源两种，有源模块效果更好，但电路复杂，成本较高。n 为了更适合所设计的产品，也有公司提供PFC解决方案，使其与所设计的开关电源完美接合成为一体。n 对一次整流回路加入PFC电路后一般可将功率因素从0.4提升到0.9以上。可以使所设计的开关电源顺利通过GB17625.1-1998的电流谐波测试。第三十一页，讲稿共四十九页哦 4.2 切断骚扰传播途
23、径n 4.2.1 滤波技术n滤波技术是抑制干扰的一种有效措施，尤其是在对付开关电源EMI信号的传导骚扰和某些辐射骚扰方面，具有明显的效果。n电源线上的骚扰电路以两种形式出现:n一种是在火线零线回路中，其骚扰被称为差模骚扰;n另一种是在和火线、零线与地线和大地的回路中，称为共模骚扰。n差模骚扰在两导线之间传输，属于对称性骚扰；n共模骚扰在导线与地(机壳)之间传输，属于非对称性骚扰。n通常20kHz以下时，差模骚扰成分占主要部分。1MHz以上时，共模骚扰成分占主要成分。n在一般情况下，差模骚扰频率低、所造成的干扰较小，共模骚扰频率高，还可以通过导线产生辐射，所造成的干扰较大。第三十二页，讲稿共四十
24、九页哦 4.2.1 滤波技术（续一）n因此，欲削弱传导骚扰，把EMI信号控制在有关EMC标准规定的极限电平以下。除抑制骚扰源以外，最有效的方法就是在开关电源输入和输出电路中加装EMI滤波器。n对开关电源产生的EMI信号，只要选择相应的去耦电路或EMI滤波器，就不难满足符合EMC标准的滤波效果。n减小差模传导骚扰的方法是在电源线上串联差模扼流圈、并联电容或用电容和电感组成低通滤波器，来减小高频骚扰；n减小共模传导骚扰的方法是在电源线中串联共模扼流圈、在地与导线之间并联电容器、组成LC滤波器进行滤波，滤去共模传导骚扰。n共模扼流圈是将电源线的零线和火线同方向绕在铁氧体磁芯上构成的，它对线间流动的电
25、源电流阻抗很小，而对两根导线与地之间流过的共模电流阻抗则很大。第三十三页，讲稿共四十九页哦 4.2.1 滤波技术（续二）n 对开关电源来说，输入电源端是电磁骚扰从交流电网传入内部和内部骚扰反向注入电网的主要途径。n 为此必须在电源入口处安装一个低通滤波器，这个滤波器只容许设备的工作频率(50Hz,60Hz,400Hz)通过，而对较高频率的骚扰有很大的损耗，由于这个滤波器专门用于设备电源，所以称为电源滤波器。n 电源滤波器对差模骚扰和共模骚扰都有抑制作用，由于电路结构不同，对差模骚扰和共模骚扰抑制效果不一样。所以滤波器的指标中有差模插入损耗和共模插入损耗之分。n 对交流供电的开关电源来说，如果没
26、有输入电源滤波电路，要通过电磁兼容测试是很难想象的。n 典型的交流电源滤波网络见图4所示。第三十四页，讲稿共四十九页哦 图4 典型的交流电源滤波网络 第三十五页，讲稿共四十九页哦 4.2.1 滤波技术（续三）n 共模扼流圈Lc1由两个绕在同一个高磁导率磁芯上的绕组构成，它们的结构使差模电流产生的磁场相互抵消。n 这种结构可以以较小体积获得较大的电感值，通常110mH，并且不用担心由于工作电流导致饱和。n 每个绕组的电感可以衰减相对与地的共模干扰电流，但只有漏电感才能衰减差模干扰电流。n 因此，滤波器差模特性在很大程度上受线圈的结构的影响，因为线圈的结构决定了漏电感。n 较大的漏电感能够提供较大
27、的差模衰减，但付出的代价是磁芯的饱和电流降低。第三十六页，讲稿共四十九页哦 4.2.1 滤波技术（续四）n 共模电容器Cy1和Cy2衰减共模干扰，当Cx3很大时，这两个电容器对差模没有太大的影响。n Cy电容器的有效性很大程度上由设备的共模源阻抗决定。n 共模源阻抗一般是耦合到地的寄生电容的函数，它由电路的结构方式和电源变压器初级次级电容等决定，一般会超过1000pF。n 由Cy的分流作用提供的共模衰减一般不会超过1520dB。n 共模扼流圈是更为有效的器件。n 当Cy受到严格限制时，可能需要一个以上的共模扼流圈组合（如图4中的Lc2、Cx2）。第三十七页，讲稿共四十九页哦 4.2.1 滤波技
28、术（续五）n 差模电容器Cx1和Cx2（3）只衰减差模干扰电流，它们的电容值可以较大，通常为0.10.47F。n源和负载的阻抗可能很低，以致于电容器起不到作用。n 因此根据具体情况，可以省略一只电容器。例如，一只0.1F的电容器在150kHz的频率下，阻抗为10，而对于一个数百瓦的电源，从Cx3看到的差模源阻抗可能远低于这个值，因此在最需要这个电容的低频段，这个Cx3的电容值几乎没有效果，这时Cx3可取消。第三十八页，讲稿共四十九页哦 4.2.1 滤波技术（续六）n 在许多场合，典型结构的滤波器不能提供满意的衰减效果。n 例如，必须满足最严格发射限制的大功率开关电源，或有较大的共模干扰耦合的场
29、合，或需要较高的输入瞬态抗扰度的场合。基本滤波器可以通过一些途径来扩展。n 附加差模扼流圈Ld1、Ld2，这是在L和N线上独立的线圈，它们互相没有影响，因此对差模信号呈现更高的阻抗，它们与Cx配合在一起提供更大的衰减。由于它们要保证在满额工作电流的情况不发生饱和，因此对于一定的电感量，它们更重，体积更大。n 大容量的Cx应用一只泄放电阻R来保护，防止电源断开时L和N线之间保持的充电电荷造成人身伤害。第三十九页，讲稿共四十九页哦 4.2.1 滤波技术（续七）n 地线扼流圈L：这增加了安全地上共模电流的阻抗。n当Cy不能更大，而对源的干扰又没有其它措施时，这是唯一的一种减小输入、输出共模干扰的措施
30、。n因为，它是串联在安全地上的，因此它的危险电流承受能力必须满足安全标准的要求。n使用时要确认没有其它联到设备机箱上的导线将其短路。n 瞬态抑制器：象压敏电阻这样一些器件跨接在L和N线之间能够削减输入的差模浪涌。n如果它安装在靠近电源的一端，则它必须能够承受预期的最大瞬态能量，安装在这里能够保护电感不至于饱和和保护Cx电容器。n如果安装在设备一端，则其额定值可以大大降低，因为它已经受到了滤波器阻抗的保护。这里的压敏电阻对共模浪涌没有抑制作用。第四十页，讲稿共四十九页哦 4.2.1 滤波技术（续八）n 在开关电源的直流输出端加入图5所示的直流输出滤波网络。它由共模扼流圈Lc1、差模扼流圈Ld1和
31、差模电容Cx1、Cx2组成。为了防止磁芯在较大的磁场强度下饱和而使扼流圈失去作用，差模扼流圈Ld1的磁芯必须采用高频特性好且饱和磁场强度大的恒磁芯。第四十一页，讲稿共四十九页哦 4.2.2 减小分布电容的耦合n为了防止开关管集电极和散热片之间的耦合电容Ci将集电极上的脉冲骚扰耦合到到机壳和保护地PE上形成面向空间的辐射骚扰和电源线传导共模骚扰。我们应该减少开关管集电极和散热片之间的耦合电容Ci。n选用低介电常数的材料作绝缘垫；n加厚垫片的厚度；n并采用静电屏蔽的方法：一般开关管的外壳是集电极，在集电极和散热片之间垫上一层夹心绝缘物，即绝缘物中间夹一层铜箔，作为静电屏蔽层，接在输入直流0V地（热
32、地）上，散热片仍接在机壳地上。n这样就大大减少集电极与散热片之间的耦合电容Ci，也就减少了它们之间的电场耦合。第四十二页，讲稿共四十九页哦 4.2.2 减小分布电容的耦合（续一）n 对脉冲变压器的初级与次级之间的耦合电容Cd，也可以用同样的方式通过加静电屏蔽层并就近在开关管的发射极接直流输入的0V地（热地）。n 该方式只能减少Cd的耦合，仍然会有部分骚扰从脉冲变压器的初级耦合到次级形成共模骚扰。n 这时可通过在直流输入的0V地（热地）和直流输出的0V地（冷地）端串接一Y电容，给通过Cd耦合到输出端的共模骚扰一个回路，重新回到直流输入的0V地。从而减小通过Cd耦合的共模骚扰。n 在选择该电容时为
33、保证通过安全测试所需的耐压，一般由两个Y电容串联使用。第四十三页，讲稿共四十九页哦 4.3 屏蔽n 抑制开关电源辐射骚扰的有效方法是屏蔽：用导电良好的材料对电场屏蔽，用导磁率高的材料对磁场屏蔽。n 为了防止脉冲变压器的磁场泄露，可利用闭合环形成磁屏蔽。n 对整个开关电源要进行电场屏蔽。n 在屏蔽的应考虑散热和通风问题，屏蔽外壳上的通风孔最好为多孔圆形，在满足通风的条件下，孔的数量可以多，每个孔的尺寸要尽可能小。n 接缝处最好焊接，以保证电磁的连续性，如果采用螺钉固定，注意螺丝间距要短。n 屏蔽外壳引入、引出线处要采取滤波措施，否则这些线都会成为良好的骚扰发射天线，严重降低屏蔽外壳屏蔽效果。第四
34、十四页，讲稿共四十九页哦 4.3 屏蔽（续一）n对无法进行完全屏蔽的开关电源，至少在其关键部位要有局部屏蔽。n电场屏蔽如果屏蔽外壳不接地就完全起不到屏蔽效果。n磁场屏蔽则无须接地。n对非嵌入的外置式开关电源的外壳进行电场屏蔽非常重要，否则很难通过辐射骚扰测试。n对嵌入式的内置开关电源是否采用外壳屏蔽则视其系统的屏蔽效能及系统中其他部分对电源骚扰的敏感程度而定。第四十五页，讲稿共四十九页哦 4.4 电路布线n 元件及电路的选择对于控制EMI至关重要，但电路板的布局和互连也具有同等重要的影响。尤其是对于高密度、采用多层电路板的开关电源，元件的布局和走线对于电路的正常工作具有重要的影响。n 功率的切
35、换可以在连接线上产生很大dV/dt和di/dt的信号，它可以耦合到其它连线上造成兼容性问题。n 不过，只要在关键回路的布局方面多加注意，就可避免兼容性问题以及花费很大代价去对线路板进行修改。n 对于一个系统来讲，辐射型和传导型电磁干扰相容易区分，但具体到某块电路板或某段导线，问题就变得复杂了。n 相邻连线之间有电场的耦合，同时也通过分布电容传导电流，同样，连线之间也会象变压器一样通过磁场发生耦合。第四十六页，讲稿共四十九页哦 4.4.1 串扰n 两个或更多导体靠得比较近时，它们之间就会有容性耦合，一个导体中的大幅度电压变化会向其它导体耦合电流。n 如果导体是低阻抗的，则耦合电流仅产生很小的电压
36、。n 耦合电容反比于导体间的距离而正比于导体的面积。n 减小相邻导体的面积并增加它们之间的距离将有利于降低传导型骚扰。n 另一个减小导体间耦合的办法是增加一个接地或屏蔽线。n 导体之间的一条接地线可以将容性耦合过来的干扰信号旁路到地，从而起到防止导体间相互干扰的作用。但应当谨慎行之。n 如果载有快速dV/dt信号的线条靠近某接地线放置，而该接地线与大地之间通过高阻互连，那么上述快速变化信号就会耦合进入接地线。进而又会向敏感线路耦合，反而使骚扰问题更加恶化。第四十七页，讲稿共四十九页哦 4.4.1 串扰（续一）n 在进行布线时，应该保证接地层不向电路的敏感部分耦合骚扰。n 常常在电路板上采用独立
37、的层面，分别用于电源和信号的接地。n 将不同层面在单点连接，那么大功率接地层上的骚扰就不会注入到其它层面上去。n 如果已知某个节点对骚扰敏感，那么所有连接到该节点的走线都应该远离那些有大幅度电压变化的节点走线。n 如果做不到，需要增加一个良好的接地或屏蔽。n 良好的电容旁路也可以降低这些节点对串扰的敏感度。第四十八页，讲稿共四十九页哦 4.4.1 串扰（续二）n 在选择旁路电容时，要确保其在可能引起问题的频率范围有足够低的阻抗。n 旁路电容的放置也很讲究。n为了抑制高频噪声，最好使需要旁路的信号线直接通过旁路电容走线。否则增大了高频阻抗，使电容器作为高频旁路的效果大打折扣。n 更好的布线方式是选择穿心电容，使线条直接通过电容器，这样会产生更好的滤波效果。n 有些节点不能采用旁路措施，因为这样做会改变其频率特性。一个例子就是用于反馈的电阻分压器。第四十九页，讲稿共四十九页哦