传导干扰整改方案

传导干扰整改方案（通用6篇）

篇1：传导干扰整改方案

传导发射整改方案

失败原因分析

1.所选emi滤波器额定电流过大（35a），而负载额定电流仅为1a，共模电流流过滤波器的共模扼流圈所产生的磁场过小，因此未能有效滤除共模干扰； 2.emi滤波器引线过长，离电源入口端较远，且线缆为普通线缆，在高频段易产生电磁耦合；

3.输入引线与输出引线距离太近，在高频段两者相互耦合； 4.滤波器及控制器接地效果较差；

5.动力接插件接地电阻太大，造成电缆屏蔽层接地效果差。

6.码盘线延长线与航插线连接时，屏蔽层不是360°搭接，接地效果差； 7.电源线与信号线同走航插线，容易耦合。8.控制板地未与壳体连接 9.电源输出端滤波电路过于简单。整改方案

1.emi滤波器换用屏蔽线缆，且尽量靠近电源输入口，并有效接地； 2.控制器内部连接线采用屏蔽线缆，且屏蔽层有效接地； 3.控制板卡接地线上加高频扼流圈； 4.控制器有效接地；（底板去除氧化层或者用瘪铜线）5.试验对比出负载属性，选择滤波器结构； 6.计算滤波器谐振点，确保其小于150khz；

7.在板卡电源输入前加额定电流1a或3a的滤波器，并增加差模电容容值和共模电容容值观察滤波效果，而后，在滤波器后端增加一级共模扼流圈和共模电容，并调节共模扼流圈电感值和共模电容容值，观察滤波效果； 8.在板卡电源输出端增加差模电容，若效果仍不满足要求，则进行割线，加入一级滤波电路； 9.在控制器外部供电电缆上套磁环；

整改所需器件清单

篇2：传导干扰整改方案

开关电源电磁干扰的产生机理及其传播途径

功率开关器件的高额开关动作是导致开关电源产生电磁干扰(emi)的主要原因。开关频率的提高一方面减小了电源的体积和重量，另一方面也导致了更为严重的emi问题。开关电源工作时，其内部的电压和电流波形都是在非常短的时间内上升和下降的，因此，开关电源本身是一个噪声发生源。开关电源产生的干扰，按噪声干扰源种类来分,可分为尖峰干扰和谐波干扰两种;若按耦合通路来分,可分为传导干扰和辐射干扰两种。使电源产生的干扰不至于对电子系统和电网造成危害的根本办法是削弱噪声发生源，或者切断电源噪声和电子系统、电网之间的耦合途径。现在按噪声干扰源来分别说明：

1、二极管的反向恢复时间引起的干扰

交流输入电压经功率二极管整流桥变为正弦脉动电压，经电容平滑后变为直流，但电容电流的波形不是正弦波而是脉冲波。由电流波形可知，电流中含有高次谐波。大量电流谐波分量流入电网，造成对电网的谐波污染。另外，由于电流是脉冲波，使电源输入功率因数降低。

高频整流回路中的整流二极管正向导通时有较大的正向电流流过，在其受反偏电压而转向截止时，由于pn结中有较多的载流子积累，因而在载流子消失之前的一段时间里，电流会反向流动，致使载流子消失的反向恢复电流急剧减少而发生很大的电流变化(di/dt)。

2、开关管工作时产生的谐波干扰

功率开关管在导通时流过较大的脉冲电流。例如正激型、推挽型和桥式变换器的输入电流波形在 阻性负载时近似为矩形波,其中含有丰富的高次谐波分量。当采用零电流、零电压开关时,这种谐 波干扰将会很小。另外,功率开关管在截止期间,高频变压器绕组漏感引起的电流突变,也会产生 尖峰干扰。

3、交流输入回路产生的干扰

无工频变压器的开关电源输入端整流管在反向恢复期间会引起高频衰减振荡产生干扰。开关电源产生的尖峰干扰和谐波干扰能量，通过开关电源的输入输出线传播出去而形成的干扰称之为传导干扰；而谐波和寄生振荡的能量，通过输入输出线传播时，都会在空间产生电场和磁场。这种通过电磁辐射产生的干扰称为辐射干扰。

4、其他原因

元器件的寄生参数，开关电源的原理图设计不够完美，印刷线路板（pcb）走线通常采用手工布 置，具有很大的随意性，pcb的近场干扰大，并且印刷板上器件的安装、放置，以及方位的不合理都会造成emi干扰。这增加了pcb分布参数的提取和近场干扰估计的难度。flyback 架构noise 在频谱上的反应

0.15 mhz处产生的振荡是开关频率的3次谐波引起的干扰。0.2 mhz处产生的振荡是开关频率的4次谐波和mosfet 振荡2（190.5khz）基波的迭加，引起的干扰;所以这部分较强。

0.25 mhz处产生的振荡是开关频率的5次谐波引起的干扰;0.35 mhz处产生的振荡是开关频率的7次谐波引起的干扰;0.39 mhz处产生的振荡是开关频率的8次谐波和mosfet 振荡2（190.5khz）基波的迭加引起的干扰;1.31mhz处产生的振荡是diode 振荡1（1.31mhz）的基波引起的干扰;3.3 mhz处产生的振荡是mosfet 振荡1（3.3mhz）的基波引起的干扰;开关管、整流二极管的振荡会产生较强的干扰

设计开关电源时防止emi的措施: 1.把噪音电路节点的pcb铜箔面积最大限度地减小;如开关管的漏极、集电极，初次级绕组的节点，等。

2.使输入和输出端远离噪音元件，如变压器线包，变压器磁芯，开关管的散热片，等等。3.使噪音元件（如未遮蔽的变压器线包，未遮蔽的变压器磁芯，和开关管，等等）远离外壳边缘，因为在正常操作下外壳边缘很可能靠近外面的接地线。

4.如果变压器没有使用电场屏蔽，要保持屏蔽体和散热片远离变压器。

5.尽量减小以下电流环的面积：次级（输出）整流器，初级开关功率器件，栅极（基极）驱动线路，辅助整流器。

6.不要将门极（基极）的驱动返馈环路和初级开关电路或辅助整流电路混在一起。7.调整优化阻尼电阻值，使它在开关的死区时间里不产生振铃响声。8.防止emi滤波电感饱和。

9.使拐弯节点和 次级电路的元件远离初级电路的屏蔽体或者开关管的散热片。10.保持初级电路的摆动的节点和元件本体远离屏蔽或者散热片。11.使高频输入的emi滤波器靠近输入电缆或者连接器端。12.保持高频输出的emi滤波器靠近输出电线端子。

13.使emi滤波器对面的pcb板的铜箔和元件本体之间保持一定距离。14.在辅助线圈的整流器的线路上放一些电阻。15.在磁棒线圈上并联阻尼电阻。

16.在输出rf滤波器两端并联阻尼电阻。17.在pcb设计时允许放1nf/ 500 v陶瓷电容器或者还可以是一串电阻，跨接在变压器的初级的静端和辅助绕组之间。

18.保持emi滤波器远离功率变压器;尤其是避免定位在绕包的端部。

19.在pcb面积足够的情况下, 可在pcb上留下放屏蔽绕组用的脚位和放rc阻尼器的位置，rc阻尼器可跨接在屏蔽绕组两端。

20.空间允许的话在开关功率场效应管的漏极和门极之间放一个小径向引线电容器（米勒电容，10皮法/ 1千伏电容）。

21.空间允许的话放一个小的rc阻尼器在直流输出端。22.不要把ac插座与初级开关管的散热片靠在一起。

开关电源emi的特点

作为工作于开关状态的能量转换装置，开关电源的电压、电流变化率很高，产生的干扰强度较大；干扰源主要集中在功率开关期间以及与之相连的散热器和高平变压器，相对于数字电路干扰源的位置较为清楚；开关频率不高（从几十千赫和数兆赫兹），主要的干扰形式是传导干扰和近场干扰；而印刷线路板(pcb)走线通常采用手工布线，具有更大的随意性，这增加了pcb分布参数的提取和近场干扰估计的难度。

1mhz以内----以差模干扰为主,增大x电容就可解决

1mhz---5mhz---差模共模混合,采用输入端并一系列x电容来滤除差摸干扰并分析出是哪种干扰超标并解决;5m---以上以共摸干扰为主,采用抑制共摸的方法.对于外壳接地的,在地线上用一个磁环绕2圈会对10mhz以上干扰有较大的衰减(diudiu2006);对于25--30mhz不过可以采用加大对地y电容、在变压器外面包铜皮、改变pcb layout、输出线前面接一个双线并绕的小磁环,最少绕10圈、在输出整流管两端并rc滤波器.30---50mhz 普遍是mos管高速开通关断引起,可以用增大mos驱动电阻,rcd缓冲电路采用1n4007慢管,vcc供电电压用1n4007慢管来解决.100---200mhz 普遍是输出整流管反向恢复电流引起,可以在整流管上串磁珠

100mhz-200mhz之间大部分出于pfc mosfet及pfc 二极管,现在mosfet及pfc二极管串磁珠有效果,水平方向基本可以解决问题,但垂直方向就很无奈了

开关电源的辐射一般只会影响到100m 以下的频段.也可以在mos,二极管上加相应吸收回路,但效率会有所降低。1mhz 以内----以差模干扰为主 1.增大x 电容量；

2.添加差模电感；3.小功率电源可采用pi 型滤波器处理(建议靠近变压器的电解电容可选用较大些)。

1mhz---5mhz---差模共模混合，采用输入端并联一系列x 电容来滤除差摸干扰并分析出是哪种干扰超标并以解决，1.对于差模干扰超标可调整x 电容量,添加差模电感器，调差模电感量;2.对于共模干扰超标可添加共模电感,选用合理的电感量来抑制；

3.也可改变整流二极管特性来处理一对快速二极管如fr107 一对普通整流二极管1n4007。5m---以上以共摸干扰为主，采用抑制共摸的方法。

对于外壳接地的，在地线上用一个磁环串绕2-3 圈会对10mhz 以上干扰有较大的衰减作用;可选择紧贴变压器的铁芯粘铜箔, 铜箔闭环.处理后端输出整流管的吸收电路和初级大电路并联电容的大小。

对于20--30mhz，1.对于一类产品可以采用调整对地y2 电容量或改变y2 电容位置； 2.调整一二次侧间的y1 电容位置及参数值；

3.在变压器外面包铜箔；变压器最里层加屏蔽层；调整变压器的各绕组的排布。4.改变pcb layout；

5.输出线前面接一个双线并绕的小共模电感；

6.在输出整流管两端并联rc 滤波器且调整合理的参数； 7.在变压器与mosfet 之间加bead core； 8.在变压器的输入电压脚加一个小电容。9.可以用增大mos 驱动电阻.30---50mhz 普遍是mos 管高速开通关断引起，1.可以用增大mos 驱动电阻；

2.rcd 缓冲电路采用1n4007 慢管； 3.vcc 供电电压用1n4007 慢管来解决；

4.或者输出线前端串接一个双线并绕的小共模电感； 5.在mosfet 的d-s 脚并联一个小吸收电路； 6.在变压器与mosfet 之间加bead core； 7.在变压器的输入电压脚加一个小电容；

8.pcb 心layout 时大电解电容，变压器，mos 构成的电路环尽可能的小； 9.变压器，输出二极管，输出平波电解电容构成的电路环尽可能的小。50---100mhz 普遍是输出整流管反向恢复电流引起，1.可以在整流管上串磁珠；

2.调整输出整流管的吸收电路参数；

3.可改变一二次侧跨接y电容支路的阻抗,如pin脚处加bead core或串接适当的电阻； 4.也可改变mosfet，输出整流二极管的本体向空间的辐射（如铁夹卡mosfet;铁夹卡diode，改变散热器的接地点）。5.增加屏蔽铜箔抑制向空间辐射.200mhz 以上 开关电源已基本辐射量很小，一般可过emi 标准。

传 导 方 面 emi 对 策 传导冷机时在0.15-1mhz超标，热机时就有7db余量。主要原因是初级bulk电容df值过大造成的，冷机时esr比较大，热机时esr比较小，开关电流在esr上形成开关电压，它会压在一个电流ln线间流动，这就是差模干扰。解决办法是用esr低的电解电容或者在两个电解电容之间加一个差模电感。.........辐 射 方 面 emi 对 策

辐射在30～300mhz频段内出现宽带噪声超标

通过在电源线上增加去耦磁环（可开合）进行验证，如果有改善则说明和电源线有关系，采用以下整改方法：如果设备有一体化滤波器，检查滤波器的接地是否良好，接地线是否尽可能短；

金属外壳的滤波器的接地最好直接通过其外壳和地之间的大面积搭接。检查滤波器的输入、输出线是否互相靠近。适当调整x/y电容的容值、差模电感及共模扼流圈的感量；调整y电容时要注意安全问题；改变参数可能会改善某一段的辐射，但是却会导致另外频度变差，所以需要不断的试，才能找到最好的组合。适当增大触发极上的电阻值不失为一个好办法；也可在开关管晶体管的集电极（或者是mos管的漏极）或者是次级输出整流管对地接一个小电容也可以有效减小共模开关噪声。开关电源板在pcb布线时一定要控制好各回路的回流面积，可以大大减小差模辐射。在pcb电源走线中增加104/103电容为电源去耦；在多层板布线时要求电源平面和地平面紧邻；在电源线上套磁环进行比对验证，以后可以通过在单板上增加共模电感来实现，或者在电缆上注塑磁环。输入ac线的l线的长度尽量短；

篇3：浅析通信电源传导干扰的抑制方案

如今通信网络与人们的日常生活密切相关, 而通信电源是整个通信网络的关键基础设施, 电源质量的好坏将直接影响到通信网络的可靠性和先进性。通信电源一般采用开关电源, 它具有功耗小、效率高、体积小、稳压范围宽等优点, 但由于其采用脉宽调制技术, 所以它本身也是个电磁干扰源。开关电源产生的干扰信号频率范围很宽, 经传导和辐射会污染电磁环境, 对通信网络造成严重影响。因此, 抑制电源的电磁干扰成为保证通信网络可靠性的根本, 本文将针对电磁干扰中传导干扰的机理展开研究, 设计一种有效抑制干扰的滤波器。

1 开关电源传导干扰产生的机理

开关电源的主要电路由输入电磁干扰滤波器 (EMI) 、整流滤波电路、功率变换电路、PWM控制器电路、输出整流滤波电路组成, 辅助电路有输入过欠压保护电路、输出过欠压保护电路、输出过流保护电路、输出短路保护电路等。开关电源之所以是一个很强的电磁干扰源, 主要原因是整流电路会产生电流高次谐波干扰, 功率转换电路会产生尖峰电压干扰。

1.1 整流电路

正弦波电源通过整流器后变成单向脉动电源, 会产生一系列频率不同的交流分量, 沿着电路线路产生传导干扰和辐射干扰。

1.2 功率转换电路

功率转换电路是开关电源的核心, 它产生的尖峰电压具有较大幅度的窄脉冲, 其频带较宽且谐波丰富。

1.2.1 开关管

当开关管流过大的脉冲电流时, 产生含有很多高频成分的矩形波。开关管的负载是高频变压器, 在开关管导通瞬间, 变压器初级出现很大的涌流, 造成尖峰噪声。

1.2.2 高频变压器

当原来导通的开关管关断时, 变压器漏感所产生的反向电势与集电极的电流变化率成正比, 与漏感量成正比, 叠加在关断电压上, 形成关断电压尖峰。

1.2.3 电容、电感和导线

由于开关电源在较高频率工作, 会使低频的元器件特性发生变化, 由此产生噪声。

电磁干扰三要素为干扰源、耦合途径、敏感装置, 三者为顺序关系, 缺一不可。如果任一要素不存在, 电磁干扰也就不存在了。通过以上分析可知, 传导干扰的耦合途径是互连导线、电源线、信号线、电路元器件等。

2 传导干扰测试平台

2.1 测试环境

传导干扰测试一般在屏蔽室内进行, 屏蔽室是用金属板或金属网围成的房间, 其作用一方面是对外来干扰加以屏蔽, 保证室内电磁环境满足测试要求;另一方面是对内部发射源进行屏蔽而不对外界造成干扰。由于所测试的电源在高频工作, 故要保证屏蔽效益为80～100 d B。

2.2 测试仪器

测试仪器包括频谱分析仪、信号源、功率放大器、各类衰减器、定向耦合器及输出变压器。为了保证测试准确性, CISPR 16要求测试仪器的干扰量至少比待测装置干扰电压或电流小20 d B。本次测试中选用了德国罗德与施瓦茨公司的R&S FSP3频谱分析仪, 衰减器和定向耦合器则根据所测电源的工作参数确定。

2.3 传导干扰测试设备安装

传导干扰测试应在电源输入口、电源输出口进行。台式通信电源设备应置于水平接地平板之上80 cm高的非导电桌子上;安装在墙上的通信电源设备应作为台式通信电源设备进行测试, 其设备布置应与正常工作方式一致, 所连接的电源端口经由它的电源线连至人工电源网络。

3 传导干扰滤波器设计

滤波器是抑制电源传导干扰的有效工具, 它可以抑制来自通信设备的干扰对电源本身的侵害, 也可以抑制由开关电源产生并向通信设备反馈的干扰。开关电源产生的传导干扰又分差模干扰和共模干扰2种。

3.1 滤波器主要参数

3.1.1 插入损耗

插入损耗是频率的函数, 用Ad B表示。设滤波器插入前、后传输到负载上的噪声功率分别为P1、P2, 则插入损耗用分贝 (d B) 表示, 分贝值越大, 说明滤波器抑制干扰能力越强。

3.1.2 漏电流

计算滤波器对地漏电流的公式为:

式中, ILD为漏电流;f为电网频率;C为旁路电容;U为线间旁路电容上的压降。

对漏电流的要求是愈小愈好。漏电流与C成正比, 因此C不宜超过4 700 p F。

3.2 滤波器电路

滤波器电路如图1所示。该电路有2个输入端、2个输出端和1个接地端, 使用时外壳应接通大地。电路包括共模扼流圈L1～L3、跨线电容C1～C3、线间旁路电容C4～C7。该电路采用3级滤波, 因此滤除噪声的效果更好。

加滤波器后的通信电源测试传导干扰频谱分析如图2所示, 符合CLASS B的标准。

4 结语

近年来随着通信行业的高速发展, 为通信设备供电的通信电源也得到了快速发展。通信电源作为通信系统的重要组成部分, 是确保通信系统正常运行的关键设备。随着现代通信标准的提高, 对通信电源的可靠性要求也越来越高。但通信电源传导干扰会对电路产生严重影响, 本文分析了通信电源传导干扰产生的机理, 简要介绍了传导干扰测试平台, 设计了一种抑制传导干扰的滤波器, 可以有效减少通信电源传导干扰。

摘要：近年来随着通信行业的高速发展, 为通信设备供电的通信电源也得到了快速发展。通信电源作为通信系统的重要组成部分, 是确保通信系统正常运行的关键设备。随着现代通信标准的提高, 对通信电源的可靠性要求也越来越高。但通信电源传导干扰, 特别是瞬态电磁干扰, 电压幅度高、持续时间短、随机性强, 容易对电路产生严重影响。现针对传导干扰问题, 分析其产生的机理, 介绍测试平台, 并提出有效抑制干扰的方案。

关键词：通信电源,传导干扰,滤波器

参考文献

[1]康希荣.通信开关电源的电磁兼容性.电源技术应用, 2002 (4)

[2]魏应冬, 吴燮华.开关电源EMI滤波器原理与设计研究.电源技术应用, 2005 (2)

[3]刘栋良.开关电源电磁干扰分析及其抑制.电源技术应用, 2004 (6)

[4]钱照明.电磁兼容设计基础及抗干扰抑制技术.浙江大学出版社, 2000

[5]沙占友.开关电源设计入门与实例解析.中国电力出版社, 2009

[6]侯振义.直流开关电源技术及应用.电子工业出版社, 2006

[7]李金伴.开关电源技术.化学工业出版社, 2006

篇4：传导干扰整改方案

【关键词】离线式;PWM开关电源;传导电磁干扰;分析

前言

随着科学技术的巨大进步，社会环境当中的电力电子装置也得到了广泛的普及应用，而这些设备在使用的过程中必然会产生较强的电磁干扰现象，反过来，这些干扰现象又会对设备本身的稳定运行带来不同程度的影响。从以往的研究资料中可以看到，通过研究电力电子装置的电磁干扰源及其特征，有助于改善电力电子装置的电磁兼容性能，从而有效削弱设备开关电源传导电磁现象，保证电力电子设备的稳定运行。

一、针对开关电源传导电磁干扰源及其相关内容的分析

离线式PWM开关电源装置是一种抗噪性较强的装置，它具备一定的经济性与实用性特征，在工程中的应用极为普遍。从总体来看，欲想要研究PWM开关电源传导电磁干扰，则首先要明确开关电源传导电磁干扰源及其在主电路中的作用机理。基于此，构建一种包含有功率半导体器件以及无源元件等内容的高频电路模型，并对该模型进行电磁干扰的模拟分析，从而对其性能做以了解，以便于在实际操作中能够有效避免开关电源传导过程的电磁干扰现象。

（一）离线式PWM开关电源传导电磁干扰源

鉴于实际电力电子装置中半导体器件的开关瞬态性能、电路连线的三维结构以及无源器件的非线性等因素的影响，如若直接对其进行精确的描述则就会遇到较大的阻碍，因此，构建一种包含有功率半导体器件以及无源元件等内容的高频电路模型的方法对实际装置的电磁干扰发射还很难进行准确的预测[1]。

（二）电磁干扰源及其模型特征分析

从专业的角度来看，电力电子装置中的开关器件的非线性是致使其产生电磁干扰的主要根源。鉴于各类型装置中所选用材料较为特殊，往往在实际使用的过程中，可以忽略这一电磁干扰现象，但并不意味着此类型的干扰不会对设备的正常运作产生影响。通过理论分析可知，高频功率开关器件是传导电磁干扰源，通常会在开关瞬间产生电磁干扰[2]。离线式PWM开关电源的传导干扰源以及耦合途径有着直接关联，而且，开关电源在受到典型传导干扰源作用时，则会呈现出干扰耦合通道的状况。由此可以了解到，若想要有效避免离线式PWM开关电源传导电磁干扰，则要从其机理及特征着手来操作。

二、有效避免开关电源传导电磁干扰的措施分析

（一）浅析离线式PWM开关电源传导电磁干扰的特性

经分析，离线式PWM开关电源传导电磁干扰的特性较为突显，即离线式PWM开关电源传导电磁干扰数据可以通过测算模拟环境中的干扰源及其参数来获取，因此，探究避免PWM开关电源传导电磁干扰的有效措施之一便是通过其干扰特性来将其避免。基于离线式PWM开关电源传导电磁干扰的特性，提出了一种测量交流电机传动系统中电磁干扰耦合途径特性的方法，即得出传导干扰耦合通道的特性[3]。

（二）探究避免PWM开关电源传导电磁干扰的合理措施

在建立高频电路仿真模型过程中，在上文中所提到的一种包含有功率半导体器件以及无源元件等内容的高频电路模型的方法，通常需要将各个元器件单独进行建模，而对元器件间实际存在的高频耦合效应未予以考虑，这种简化处理有时会严重影响对电磁干扰的正确理解和分析，同时，也不利于指导设计人员进行技术调试[4]。

因此，探究一种有效避免离线式PWM开关电源传导电磁干扰的可行性措施极为必要。从现实情况来看，开关电源传导电磁环境呈现一种动态的变化趋势，随着因素及条件的变化而发生细微的变化。因此，通过构建模型来探究避免产生电磁干扰的方法有一定的现实意义。从测算数据中可以了解到，开关电源传导电磁干扰的特征较为明显，只有针对其特征变化情况来采取必要的措施来改善，才能对开关电源传导机制的正常操作带来实质性帮助。

三、结束语

综上所述，从以上所分析的情况来看，由于离线式PWM开关电源中高速功率开关器件在应用时能够产生瞬间的电流、电压，则会对电力资源通道中的电流以及电压造成一定的影响。在实际的电网环境中，这种类型的开关电源传导电磁干扰普遍存在。经系统的分析与验证可知，通过将开关电源置于不同的占空比状态，经模拟实验操作过程可以了解到，通过测量开关电源在拟定干扰源时的传导状态，能够进一步明确其传导特征，最后，凭借在模拟实验中所得出的开关电源传递特征，得出阻隔传导干扰的有效方法，为实践操作带来启示。

参考文献

[1]陈治通，李建雄，崔旭升，等.反激式开关电源传导干扰建模仿真分析[J].电源技术，2014，05（05）：955-956.

[2]余凱，廖惜春.反激式开关稳压电源传导干扰研究[J].通信电源技术，2012，02（02）：12-14.

[3]郭攀锋，谭国俊，赵艳萍，等.开关电源传导EMI抑制技术探讨[J].微波学报，2010，01（02）：74-75.

篇5：传导干扰整改方案

2、MOS管驱动电阻最好能大于或等于47R。降低驱动速度有利于改善MOS管与变压器的辐射。一般采用慢速驱动和快速判断的办法。

3、若辐射在40MHZ-80MHZ之间有些余量不够，可适当地增加MOS管DS之间的电容值，以达到降低辐射量的效果。

4、若在输入AC线上套上磁环并绕2圈，有降低40-60MHZ之间辐射值的趋势，那么在输入EMI滤波部分中串入磁珠则会达到同样的效果。如在NTC电阻上分别套上两个磁珠。

5、在变压器与MOS管D极之间最好能串入一个磁珠，以降低MOS管电流的变化速度，又能降低输出噪音。

6、电源输入AC滤波部分，X电容放在共模电厂的那个位置并不重要，注意布线时要将铜皮都集中于X电容的引脚处，以达到更好的滤波效果，但X电容最好不要与Y电容连接在同一焊点。

7、在300W左右的中功率电源中，其又是由几个不同的电源部分组成，一般采用三极共模电感。第一级使用100UH-3MH左右的双线并绕锰锌磁环电感，其后再接Y电容，第二级与第三级可使用相同的共模电感，需要使用的电感量并不要求很大，一般10MH左右就能达到要求。若把Y电容放在第二级与第三级之间，效果就会差一些。如果采用两级共模滤波，秕一级电感量适当取大些，1.5-2.5MH左右。

8、如果采用三级，第一级电感量适当取小些，在200UH-1MH之间。测试辐射时，最好能在初次级之间的Y电容套上磁珠。如果用三芯AC输入线，在黄绿地线上也串磁环，并绕上两到三圈。

9、在二极管上套磁珠，一般要求把磁珠套在其电压变化最剧烈的地方，在正端整流二极管中，其A端电压变化最剧烈。

10、实例分析：

一台19W的二合一电源，在18MH左右处有超过QP值7dB，前级采用两级共模滤波方法和一个X电容，无论怎样更改滤波部分，此处的QP值总是难以压下来。

先是怀疑是由EC2834主变压器引起，后改变变压器使用磁芯屏蔽或最内层磁芯屏蔽加初次级之间屏蔽都没有效果，至MOS/8N60的驱动电阻已达47R，在DS之间加电容也没有什么改善。

去除inverter部分，用相当纯电阻负载测试，此处情况好转。在QP值以下达4dB的余量。怀疑Inverter部分有问题。仔细观察发现采用OZ芯片的推挽拓扑中，驱动脚直接接到MOS的G极，割断后，加入47R的电阻，测试值在QP值以下达4dB余量。

11、在一台19的二合一电源中（方案LD7575+TL4947)经公司传导仪总测试，在18MHZ左右处有超过QP的地方，而且是在此处有上升与下降的过程，其它部分测试线尚好。经观察，此电源没有很明显的布线问题，只是Y电容从初级地搭到次级地，怀疑此处有问题，把Y电容搭至初级高压与次级地之间，此处值已降低AV值以下4dB，所以建议是反激电源中，最好能把Y电容接至初级高压与次级地之间。当然有些电源接在哪两个部位并不明显有作用。

12、在一台输入功率28W的DVD电源中，传导测试曲线已通过，但在30MHZ处其QP值为37dB左右，辐射测试时在40M-80MHZ超标（采用LD7575方案），磁芯采用屏蔽绕法（屏～初～+5V~+12V～+5V~初～屏）。从其传导曲线图看在25MHZ~30MHZ时其曲线基本平直因此在辐射中可能有超标的危险。当把三芯线换成两芯线时，其从10M~30MHZ传导曲线基本平直在30dB上下，因此怀疑是地线上有较大的干扰，先用一个锰锌铁氧芯磁环用导线绕上三圈串入地线中，传导曲线并无很明显改善。后把圈数增至6Ts,电感量为150UH,达到了滤波的效果，在10MH~30MHZ时的曲线基本平直。后换成较大号的磁环，电感量不变，其圈数为8Ts，效果更好，在25MHZ~30MHZ时，比上一磁环低2dB左右。所以若是在15MH~25MHZ有超标值，并且确定是由地线引起，采用此方法能达到立杆见影的效果。

13、在辐射测试中，30～50MHZ处与150MHZ～230MHZ处有连续超标波段，更改芯片的驱动电阻大小和更改反激RCD篏位可降低此两处的辐射值。具体如下：更改MOS管的驱动电阻由22R改为51R，30～50MHZ处会降低几dB左右。把RCD篏位改为RRCD篏位，即在篏位电容处串入一个20~50R左右的电阻，在150～230MHZ处会有很大的效果，另外可以在变压器高压与变压器地之间并入聚酯电容，可以达到两处都降低的综合效果。若采用上述方法能降低辐射量，并使电源达标，就可以不采用变压器屏蔽的方法，以降低生产成本。

14、若电源板中由多个不同的电源部分组合而成，建议降低每一部分MOS管的驱动速度，在不影响温升的前提下，慢速的驱动比采用其它方法降低辐射都要好。

15、开关环路（MOS管）di/dt很高的电流会在环路阻抗（包括输入电容的ESR）上产生压降，从而产生差模EMI干扰。另外漏极节点上的电压变化很大，同时dv/dt很快。缩小其面积减少静电场的耦合可以降低差模EMI噪音，方法是在输入电容上并一个聚酯膜电容。

16、次极二极管整流环路，流过幅值很高的开关电流，在电源中成为最强的功率辐射天线之一，因而其环路面积必须最小化。此环路同时影响漏感的损耗有及初级篏位电路的损耗。通过缩小此环路造成的长度，可以减少反射到初级侧的漏感值，此次级漏感是通过变压器（以匝比平方的关系）反射回初级侧的。

17、初级RCD篏位电路流的电流为快速瞬间电流，因而此环路的面积也要尽量少。为了降低此环路的速度，在篏位电容上串入一个20R～50R的电阻，以减缓电容的充放电速度。注意此电路的功率损耗，最好采用大于1W的金属氧化膜电阻。

18、次级二极管的篏位RC电路，虽然di/dt比较小，但也尽量减少其环路面积，此环路对控制高频的EMI很关键。

19、如果VCC供电绕组也要提供较大的电流，也应尽可能降低其环路面积。

20、从变压器的角度来看，连接其“热点”的元件的直线宽度尽量缩小，较宽的直线有较大的走线电感，同时这些信号会通过容性耦合到大地上，从而造成更多的共模EMI噪音。

21、经EMI辐射测试对比，62R的驱动电阻比51R的驱动电阻在30M～50MHZ有更低的辐射值。

篇6：小功率开关电源传导干扰的分析

20世纪90年代, 随着单芯片控制开关电源的问世, 开关电源式适配器也以强劲的发展势头超越了工频变压器式适配器。这个现象在充电电池用的便携式充电器领域更是明显的得以体现。虽然开关电源的电磁兼容性很差, 但是因为其具有体积小、质量轻、效率高、集成度大、性价比高、外围电路简单等优点, 仍然被工程师们所青睐[1,2]。随之而来也产生了许多电磁兼容 (EMC) 问题。针对这些问题, 工程师们设计了很多解决EMC干扰的专用滤波器。而在便携式充电器领域, 虽然EMC滤波器能有效地解决小功率开关电源的传导干扰问题, 但是因产品结构仅只能容纳小功率开关电源本身, 同时企业也无法承受增添EMC滤波器所带来的成本上的增加, 所以要解决小功率开关电源的传导干扰就只能从电源内部开始。因此寻求一些不采用EMC专用滤波器又能改善电源电磁兼容性能的措施有着重要的意义。

通常分析EMC问题都要从干扰源、耦合路径及敏感设备上寻找解决的方法, 但是在电源领域, 耦合路径与敏感设备都是未知的, 所以只能通过分析干扰源 (即电源) 来解决[3]。本研究通过分析小功率开关电源产品的通用机理和干扰信号的来源, 寻求一些能够有效抑制小功率电源传导干扰信号的通用措施。

1 开关电源的传导干扰分析

在国际电磁认证方面以及国家3C认证中, 电源设备的传导干扰是一个必测的指令程序。尤其是对小功率电源适配器的测试, 由于功率较小, 辐射干扰信号的强度较弱, 不会超过标准限值, 因此测试结果几乎仅取决于传导干扰幅值。

1.1小功率开关电源的通用机理分析

目前, 小功率开关电源的基本原理按电路结构分为串并联式和直流变换式, 相关的框图如图1所示。

市电经过一次整流滤波后变成直流电压, 送到开关逆变电路。逆变电路将直流变成几百赫兹到几千赫兹的高频矩形波, 高频矩形波通过高频变压器耦合到二次线圈以得到小电压交流电, 此交流电经过二次整流滤波后输出以驱动负载。同时, 该输出经过误差放大电路采样取得的输出电压值又回馈给脉冲控制电路。脉冲控制电路将回馈的电压值与基准电压值比对后得出一个脉冲占空比的相应改变动作。在开关动作过程中会产生很强的噪声, 它们通过电源线以共模或者差模方式向外传导。此外, 开关电源也是一个敏感的器件, 因此由电网侵入的外部噪声传递到内部电子电路过程中也会产生干扰。所以在设计一款开关电源之初就应该考虑到电磁干扰。

1.2传导干扰信号分析

传导干扰信号主要分为:差模信号和共模信号。

差模传导干扰信号是由开关电源和交流输入之间的环流所造成的。这意味着差模电流将经过电源进线流入开关电源, 经过中线流出开关电源进入电网。在开关电源中, 大部分的差模传导干扰是由功率晶体管集电极电流波形的基波和谐波造成的。

共模传导干扰信号是由共模电流造成的。共模电流, 即同时在相线和中线上流动的相位相同、幅度相等的电流, 其并不在交流电源中流通, 也不在电源输入之间形成环流。共模传导一般起始于开关芯片或功率管的外壳, 经过其与地的寄生电容耦合, 再由高频导纳和输入电源线返回[4,5]。

2 抑制传导干扰措施

本研究先对影响电源传导干扰的主要电路进行分析, 再提出针对整流电路设计、高频变压器选择、钳位二极管选择以及线路板布局等方面问题的改进措施。

2.1整流电路滤波器

在开关电源中, 工频交流电流经过整流桥后, 不再是单一频率点的交流电流, 而是单向的脉动直流电流, 其波形如图2所示, 利用傅里叶变换可得:

${\rm I}={\rm I}{}_m\left[\frac{2}{\text{π}}-\frac{4}{3\text{π}}\cos (2\omega t)-\frac{4}{15\text{π}}\cos (4\omega t)-...\right](1)$

式中 Im—峰值电流。

从上式可以看出, I除了一直流分量之外, 还包含一系列的高频谐波的交流分量[6,7] (如图2所示波形) 。这样不但影响了电源线上的电流, 并使电流发生畸变, 同时也产生射频干扰。

缺少一次整流滤波电路的测试结果如图3所示, 从图3可以看出, 这个超标的频率点不是单一的而是覆盖了整个频段。为了滤除这些干扰, 将电流的畸变减小到最小, 就需要在整流过后增加一级滤波电路。其中以LC-Π型滤波电路在小功率电源中最为常用。该滤波电路既可以抑制干扰信号的共模成分, 也可以抑制干扰信号的差模成分。

2.2高频变压器的选择

一个小功率开关电源最关键的部件就是高频变压器。它在完成电平变换、电气隔离的同时, 由于本身的电感结构, 会带来大量的高次谐波。它的漏感也是形成尖峰干扰的重要原因。脉冲宽度调制开关电源的工作频率通常为20 kHz～400 kHz[8]。这样就可以将激励源看成周期性的信号, 又由于磁芯的非线性特性及磁芯饱和, 谐波将出现在磁场和电流中。这些谐波会极大地增强电磁干扰。抑制其电磁干扰 (EMI) 干扰的主要措施有:①可以选择形状偏长的变压器磁芯, 尽量减少所有绕组的线包层数, 从而减小变压器的漏感和绕组本身的分布电容;②将变压器的初级绕组绕在最里层, 以便获得最短的每匝线包导线长度, 减小初级绕组的分布电容;③功率管的漏级连接初级绕组起始部分, 减小开关电源高频变压器电磁噪声发射。

2.3钳位电路上二极管的选择

在小功率开关电源产品的设计中, 对高频变压器原边绕组一般需要在并联的钳位回路里面串联一个快恢复的二极管来保证对原边绕组的充电和放电。同时, 该二极管还可以起到抑制三极管或者功率开关管开关过程中出现的电压尖峰, 从而抑制了电压尖峰引起电流急剧变化而产生的射频干扰的作用。在为该钳位二极管选型时主要根据可能出现的暂态过电压极性来选用单向极性管或双向极性管。同时, 管子的最大钳位电压应低于被保护功率管的耐受水平, 而管子的功率通常由抑制暂态过电压时可能吸收的最大功率决定。

2.4线路板布局

在小功率开关电源中, 由于结构的不一样, 线路板的外形也是各不一样;同时体积较小, 器件选型时对参数的要求较为苛刻。所以对整体的布局要求尽可能地按照电路原理中电流的流向来安排, 并使同类元器件的方向尽量保持一致。这样的布局不但有利于电流或信号的流通, 同时也便于在生产过程中检查、调试以及检修。而针对变压器体积小, 引脚与引脚之间空隙不大, 初级和次级的距离较小, 在线路板空间允许的情况下, 将初级和次级之间的线路板挖空。这样比直接线路板连接会增加爬电距离2～3倍。

2.5地线回路设计

在小功率开关电源中, 功率管的导通和截止瞬间, 电压和电流变化尤其剧烈, 以至于产生了严重干扰信号。但产品一般不增加屏蔽器件, 甚至有些产品的功率管都不加散热片, 其产生的热量通过线路板直接散发, 其产生的干扰信号幅度明显增加, 因此更要合理处理好地线回路的设计。合理的地线回路主要是通过对电流流向的分析来选择, 依据有:①地线中的电流是否通过了与此电流无关的其他电路或导线;②有没有其他器件或电路中的电流流入了该电路的地线。同时, 因小功率的电源功率较小, 一般考虑以单点接地为主要设计思路。

3 应用案例分析

一镍氢电池充电器产品, 额定功率5 W。在其出厂前, 用实验室设备 (人工电源网络为PMM L2-16A, EMI接收机为PMM9010) 对其进行预测试, 采用的测试标准为GB55014[9], 其结果如图4所示。

从图4中可以看出在2 MHz频率点附近最大超出为5 dBuV。为保证能够顺利通过认证机构的实验室测试, 一般要求预测试结果比标准限制低2 dBuV, 希望尽量能够比标准限值低6 dBuV。所以从图4可知该产品的预测试结果并不理想。初步分析测试图, 可能性最大的原因是开关管工作时产生的干扰把2 MHz频率点附近的噪声电平底部悬空, 从而把传导干扰的电平抬高。而在传导发射测试中, 1 MHz～2 MHz的频率信号干扰是由共模电流产生的占主要分量[10]。所以初步定性为电流回路对参考地形成的干扰信号。为了能够一次性解决问题以达到标准限值要求, 把可能出现问题的地方都加以改进, 本研究提出了解决方案:①按照上述措施对线路板进行重新布局, 原始布局如图5 (a) 所示, 图中布局虽然按照主电流流向排布, 但缺乏考虑各个子路之间的相互关系。重新布局如图5 (b) 所示, 在无法改变PCB板的结构下, 尽可能地将器件排列整齐, 方向一致, 同时增大开关管与变压器之间距离。②变压器初级增加并联旁路滤波电容, 并联电容值为1 000 pF/1 kV, 用来降低干扰信号对共模电流回路产生的影响。

再次测试结果如图6所示。

从图6测试的结果分析可知, 在2 MHz附近干扰信号幅值相对原先的最大降幅为5 dBuV, 但是在0.8 MHz～1 MHz频率领域干扰幅度有所增加, 峰值较为靠近标准限值。虽然预测试的结果已经低于标准限值, 但是为了能一次性通过认证就必须留出余量。再次改进具体措施为:①在整流后的LC-Π型滤波器的电感上并联2.2 kΩ电阻, 用以防止滤波电感的磁饱和现象, 同时也相当于增加了一条滤波旁路;②将钳位二级管由1N5819换成1N4007, 利用二极管自身的压降变大和恢复速度变慢来抑制开关管尖峰引起的电流变化。

最后测试结果如图7 (a) 所示。

从预测试的结果图7 (a) 中可以明显地看出干扰信号幅值都比标准限值都要低6 dBuV以上, 这样基本能确保一次性通过认证机构专用实验室的检测。由宁波进出口检验检疫局EMC实验室提供的测试结果如图7 (b) 所示。该结果表明产品已经顺利通过测试。整改过程一般是在产品设计后进行的, 而类似的小功率开关电源产品的设计最好是在产品设计之初就可将电磁兼容问题 (主要包括元件选型以及线路板布局和地线回路设计) 考虑进去。这样不但缩短产品开发时间, 也能有效确保通过认证测试。

4 结束语

本研究通过分析小功率开关电源的通用机理和传导干扰信号的信号源, 得出了针对“整流滤波器电路设计、变压器材料和参数的选择、钳位二极管选择以及线路板的布局和地线回路的设计”方面问题的改进措施。同时通过该措施的指导, 为一5 W小功率开关电源产品进行整改, 并将其传导干扰信号强度降低了11 dBuV而且通过了认证。随着时间的推移, 高频小功率开关电源会更多地渗透到各种电子电器领域, 由此带来的电磁干扰问题也会越来越突出。所以抑制传导干扰将成为小功率开关电源电磁兼容性问题中一个比较重要的方面。如果能在产品设计之初, 能够将抑制电磁干扰方法考虑进去, 在产品输出过程中, 引进预测试方案, 这样不但能够减少由电磁干扰所带来的危害, 而且可以缩短产品开发周期, 避免反复整改带来的损失。

研究结果表明, 该研究结果对小功率开关电源设计及传导干扰信号抑制上有一定的指导作用, 在实际产品设计上有一定的实际意义。

摘要：针对便携式小功率开关电源领域中, 由于受体积和成本压力限制而无法增加电磁兼容专用滤波器, 导致电源电磁兼容性较差的问题, 首先分析了开关电源机理和传导干扰信号的种类和来源;然后对“整流滤波电路设计、高频变压器和钳位二极管选型、线路板布局”等方面问题进行了研究, 得出了在不增加额外电路的情况下, 将传导干扰抑制在标准限值范围的改进措施;最后对一5 W的小功率开关电源产品进行整改, 将其传导干扰强度降低11 dBuV并通过认证。研究结果表明, 该措施对抑制小功率开关电源的传导干扰信号是有效的。

关键词：小功率,开关电源,传导干扰,案例

参考文献

[1]黄秋, 方方, 丁卫撑, 等.一种实用小功率开关电源的研制[J].电子设计应用, 2009 (5) :98-100.

[2]吴慎山, 李美凤.开关电源的电磁干扰研究与对策[J].电子质量, 2008 (10) :77-78.

[3]PAUL C R.电磁兼容导论[M].闻映红, 译.2版.北京:机械工业出版社, 2006.

[4]BEGHOU L, PICHON L, COSTA F.Characterization of ra-diated electro-magnetic fields using equivalent sources-Ap-plication to the EMC of power printed circuit boards[J].Comptes Rendus Physique, 2009, 10 (1) :91-99.

[5]王成达.开关电源的EMC抗干扰设计[J].科技信息, 2008 (14) :295, 302.

[6]VIVES-GILABERT Y, ARCAMBAL C, LOUIS A, et al.Modeling magnetic radiations of electronic circuits usingnear-field scanning method[J].IEEE Transactions on E-lectromagnetic Compatibility, 2007, 49 (2) :391-400.

[7]lEMAN S, DEMOULIN B, MAURICE O, et al.Use of thecircuit approach to solve large EMC problems[J].ComptesRendus Physique, 2009, 10 (1) :70-82.

[8]钱振宇.开关电源的电磁兼容性设计与测试[M].北京:电子工业出版社, 2005.

[9]国家标准化工作委员会.GB 4343.2-1999中国标准书[S].北京:中国标准出版社, 1999.