第一篇：開關(guān)電源EMC 傳導(dǎo)整改總結(jié)

三合一主板的傳導(dǎo)整改記錄

要理解傳導(dǎo)干擾測試，首先要清楚一個概念：差模干擾與共模干擾

差模干擾：存在于L-N線之間，電流從L進(jìn)入，流過整流二極管正極，再流經(jīng)負(fù)載，通過熱地，到整流二極管，再回到N，在這條通路上，有高速開關(guān)的大功率器件，有反向恢復(fù)時間極短的二極管，這些器件產(chǎn)生的高頻干擾，都會從整條回路流過，從而被接收機(jī)檢測到，導(dǎo)致傳導(dǎo)超標(biāo)。

共模干擾：共模干擾是因?yàn)榇蟮嘏c設(shè)備電纜之間存在寄生電容,高頻干擾噪聲會通過該寄生電容，在大地與電纜之間產(chǎn)生共模電流，從而導(dǎo)致共模干擾。

下圖為差模干擾引起的傳導(dǎo)FALL數(shù)據(jù)，該測試數(shù)據(jù)前端超標(biāo)，為差模干擾引起：

下圖為開關(guān)電源EMI原理部分：

圖中CX2001為安規(guī)薄膜電容（當(dāng)電容被擊穿或損壞時，表現(xiàn)為開路）其跨在L線與N線之間，當(dāng)L-N之間的電流，流經(jīng)負(fù)載時，會將高頻雜波帶到回路當(dāng)中。此時X電容的作用就是在負(fù)載與X電容之間形成一條回路，使的高頻分流，在該回路中消耗掉，而不會進(jìn)入市電，即通過電容的短路交流電讓干擾有回路不串到外部。

對差模干擾的整改對策： 1.增大X電容容值

2.增大共模電感感量，利用其漏感，抑制差模噪聲（因?yàn)楣材ｋ姼袔追N繞線方式，雙線并繞或雙線分開繞制，不管哪種繞法，由于繞制不緊密，線長等的差異，肯定會出現(xiàn)漏磁現(xiàn)象，即一邊線圈產(chǎn)生的磁力線不能完全通過另一線圈，這使得L-N線之間有感應(yīng)電動勢，相當(dāng)于在L-N之間串聯(lián)了一個電感）

下圖為共模干擾測試FALL數(shù)據(jù)：

電源線纜與大地之間的寄生電容，使得共模干擾有了回路，干擾噪聲通過該電容，流向大地，在LISN-線纜-寄生電容-地之間形成共模干擾電流，從而被接收機(jī)檢測到，導(dǎo)致傳導(dǎo)超標(biāo)（這也可以解釋為什么有的主板傳導(dǎo)測試時，不接地通過，一夾地線就超標(biāo)。USB模式下不接地時，電流回路只能通過L-二極管-負(fù)載-熱地-二極管-N,共模電流不能回到LISN，LISN檢測到的噪聲較小，而當(dāng)主板的冷地與大地直接相連時，線纜與大地之間有了回路，此時若共模噪聲未被前端LC濾波電路吸收的話，就會導(dǎo)致傳導(dǎo)超標(biāo)）

對共模干擾的整改對策： 1.加大共模電感感量

2.調(diào)整L-GND，N-GND上的LC濾波器，濾掉共模噪聲

3.主板盡可能接地，減小對地阻抗，從而減小線纜與大地的寄生電容。

第二篇：EMC整改

首先，要根據(jù)實(shí)際情況對產(chǎn)品進(jìn)行診斷，分析其干擾源所在及其相互干擾的途徑和方式。再根據(jù)分析結(jié)果，有針對性的進(jìn)行整改。

一般來說主要的整改方法有如下幾種。減弱干擾源 在找到干擾源的基礎(chǔ)上，可對干擾源進(jìn)行允許范圍內(nèi)的減弱，減弱源的方法一般有如下方法：

a 在IC的Vcc和GND之間加去耦電容，該電容的容量在0。01μF棗0。1μF之間，安裝時注意電容器的引線，使它越短越好。

b 在保證靈敏度和信噪比的情況下加衰減器。如VCD、DVD視盤機(jī)中的晶振，它對電磁兼容性影響較為嚴(yán)重，減少其幅度就是可行的方法之一，但其不是唯一的解決方法。

c 還有一個間接的方法就是使信號線遠(yuǎn)離干擾源。電線電纜的分類整理 在電子設(shè)備中，線間耦合是一種重要的途徑，也是造成干擾的重要原因，因?yàn)轭l率的因素，可大體分為高頻耦合與低頻耦合。因耦合方式不同，其整改方法也是不同的，下邊分別討論：

(1)低頻耦合 低頻耦合是指導(dǎo)線長度等于或小于1/16波長的情況，低頻耦合又可分為電場和磁場耦合，電場耦合的物理模型是電容耦合，因此整改的主要目的是減小分布耦合電容或減小耦合量，可采用如下的方法：

a 增大電路間距是減小分布電容的最有效的方法。

b 追加高導(dǎo)電性屏蔽罩，并使屏蔽罩單點(diǎn)接地能有效的抑制低頻電場干擾。

c 追加濾波器可減小兩電路間的耦合量。

d 降低輸入阻抗，例如CMOS電路的輸入阻抗很高，對電場干擾極其敏感，可在允許范圍內(nèi)在輸入端并接一個電容或阻值較低的電阻。磁場耦合的物理模型是電感耦合，其耦合主要是通過線間的分布互感來耦合的，因此整改的主要方法是破壞或減小其耦合量，大體可采用如下的方法： a 追加濾波器，在追加濾波器時要注意濾波器的輸入輸出阻抗及其頻率響應(yīng)。

b 減小敏感回路與源回路的環(huán)路面積，即盡量使信號線或載流線與其回線靠近或扭絞在一體。c 增大兩電路間距，以便減小線間互感來減低耦合量。

d 若有可能，盡量使敏感回路與源回路平面正交或接近正交來降低兩電路的耦合量。

e 用高導(dǎo)磁材料來包扎敏感線，可有效的解決磁場干擾問題，值得注意的是要構(gòu)成閉和磁路，努力減小磁路的磁阻將會更加有效。

(2)高頻耦合 高頻耦合是指長于1/4波長的走線由于電路中出現(xiàn)電壓和電流的駐波，會使耦合量增強(qiáng)，可采用如下的方法加以解決：

a 盡量縮短接地線，與外殼接地盡量采用面接觸的方式。

b 重新整理濾波器的輸入輸出線，防止輸入輸出線間耦合，確保濾波器的濾波效果不變差。c 屏蔽電纜屏蔽層采用多點(diǎn)接地。

d 將連接器的懸空插針接到地電位，防止其天線效應(yīng)。改善地線系統(tǒng) 理想的地線是一個零阻抗，零電位的物理實(shí)體，它不僅是信號的參考點(diǎn)，而且電流流過時不會產(chǎn)生電壓降。在具體的電氣電子設(shè)備中，這種理想地線是不存在的，當(dāng)電流流過地線時必然會產(chǎn)生電壓降。據(jù)此可根據(jù)地線中干擾形成機(jī)理可歸結(jié)為以下兩點(diǎn)，第一，減小低阻抗和電源饋線阻抗。第二，正確選擇接地方式和阻隔地環(huán)路，按接地方式來分有懸浮地、單點(diǎn)接地、多點(diǎn)接地、混合接地。如果敏感線的干擾主要來自外部空間或系統(tǒng)外殼，此時可采用懸浮地的方式加以解決，但是懸浮地設(shè)備容易產(chǎn)生靜電積累，當(dāng)電荷達(dá)到一定程度后，會產(chǎn)生靜電放電，所以懸浮地不宜用于一般的電子設(shè)備。單點(diǎn)接地適用于低頻電路，為防止工頻電流及其他雜散電流在信號地線上各點(diǎn)之間產(chǎn)生地電位差，信號地線與電源及安全地線隔離，在電源線接大地處單點(diǎn)連接。單點(diǎn)接地主要適用于頻率低于3MHz的情況。多點(diǎn)接地是高頻信號唯一實(shí)用的接地方式，在射頻時會呈現(xiàn)傳輸線特性，為使多點(diǎn)接地的有效性，當(dāng)接地導(dǎo)體長度超過最高頻率1/8波長時，多點(diǎn)接地需要一個等電位接地平面。多點(diǎn)接地適用于300KHz以上。混合接地適用于既然有高頻又有低頻的電子線路中。屏蔽 屏蔽是提高電子系統(tǒng)和電子設(shè)備電磁兼容性能的重要措施之一，它能有效的抑制通過空間傳播的各種電磁干擾。屏蔽按機(jī)理可分為磁場屏蔽與電場屏蔽及電磁屏蔽。電場屏蔽應(yīng)注意以下幾點(diǎn)： a 選擇高導(dǎo)電性能的材料，并且要有良好的接地。

b 正確選擇接地點(diǎn)及合理的形狀，最好是屏蔽體直接接地。磁場屏蔽通常只是指對直流或甚低頻磁場的屏蔽，其屏蔽效能遠(yuǎn)不如電場屏蔽和電磁屏蔽，磁屏蔽往往是工程的重點(diǎn)，磁屏蔽時： a 要選用鐵磁性材料。

b 磁屏蔽體要遠(yuǎn)離有磁性的元件，防止磁短路。

c 可采用雙層屏蔽甚至三層屏蔽。

d 屏蔽體上邊的開孔要注意開孔的方向，盡可能使縫的長邊平行于磁通流向，使磁路長度增加最少。一般來說，磁屏蔽不需要接地，但為防止電場感應(yīng)，還是接地為好。電磁場在通過金屬或?qū)﹄姶艌鲇兴p作用的阻擋體時，會受到一定程度的衰減，即產(chǎn)生對電磁場的屏蔽作用。在實(shí)際的整改過程中視具體需要而定選擇何種屏蔽及屏蔽體的形狀、大小、接地方式等。改變電路板的布線結(jié)構(gòu) 有些頻率點(diǎn)是通過電路板上走線分布參數(shù)所決定的，通過前述方法不大有用，此類整改通過在走線中增加小的電感、電容、磁珠來改變電路參數(shù)結(jié)構(gòu)，使其移到限值要求較高的頻率點(diǎn)上。對于這類干擾，要想從根本上解決其影響，就要重新布線。

小結(jié)：總之前面幾種方法對提高電磁兼容性都有好處，但應(yīng)用最為廣泛的是改變地線結(jié)構(gòu)及電線電纜的分類整理的方法，這些方法不僅節(jié)約成本，而且是最有效的整改方法。屏蔽雖然會增加成本，但是其所起到的屏蔽效能有時是其它方法無法媲美的。所以，在實(shí)際的整改中應(yīng)以改變地線結(jié)構(gòu)、電線電纜的分類整理、屏蔽的方法為主，以其它方法為輔

第三篇：EMC傳導(dǎo)和耦合應(yīng)用(DOC)

電磁兼容傳導(dǎo)耦合 理論及其應(yīng)用

學(xué)

生

張** 年

級

2010級 班

級

0210** 班 學(xué)

號

021012** 專

業(yè)

電子信息工程 學(xué)

院

電子工程學(xué)院

西安電子科技大學(xué) 2013年5月

電磁兼容傳導(dǎo)耦合原理及其應(yīng)用

張**

摘要： 本文就現(xiàn)實(shí)中普遍存在的電子，電氣設(shè)備電磁騷擾現(xiàn)象引發(fā)的電磁干擾出發(fā)，先介紹了電磁兼容這個學(xué)科的發(fā)展及意義，然后重點(diǎn)介紹了電磁干擾耦合傳輸理論。最后從傳導(dǎo)耦合和輻射耦合兩個方面并結(jié)合相關(guān)案例分析如何在這兩個耦合途徑上減少電磁干擾的發(fā)生。

關(guān)鍵詞：電磁兼容 傳輸耦合 傳導(dǎo)耦合 輻射耦合目錄

引言…………………………………………………………………………………………………1 第一章 電磁兼容發(fā)展及意義…………………………………………………………………….1 1.1電磁兼容技術(shù)的發(fā)展………………………………………………………………………..1 1.2 電磁兼容的地位和意義……………………………………………………………………..1 第二章 電磁干擾耦合傳輸理論…………………………………………………………………1 2.1傳導(dǎo)耦合……………………………………………………………………………………..2 2.2 輻射耦合……………………………………………………………………………………..2 第三章 傳導(dǎo)耦合理論應(yīng)用實(shí)例及分析…………………………………………………………2 3.1電力線載波…………………………………………………………………………………..3 3.2 變頻器………………………………………………………………………………………..3 3.2抑制傳導(dǎo)干擾的有效辦法…………………………………………………………………..4 第四章 輻射耦合理論應(yīng)用實(shí)例及分析…………………………………………………………5 3.1雷電電磁輻射對微電子設(shè)備的影響………………………………………………………..5 3.2感性負(fù)載的瞬態(tài)噪聲抑制及其觸點(diǎn)的保護(hù)………………………………………………..5 3.2抑制輻射干擾的有效辦法…………………………………………………………………..5 第五章 結(jié)束語……………………………………………………………………………………6 參考文獻(xiàn)……………………………………………………………………………………………7

引言

隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，各種電子，電氣設(shè)備不僅數(shù)量及種類不斷增加，而且向小型化，數(shù)字化，高速化和網(wǎng)絡(luò)化的方向高速發(fā)展，然而電子，電氣設(shè)備在正常工作時還會產(chǎn)生一些有用無用的電磁能量，影響其他設(shè)備，系統(tǒng)或者生物，使得電磁環(huán)境日益復(fù)雜，造成了電磁污染，形成電磁騷擾。電磁騷擾有可能使電氣，電子設(shè)備和系統(tǒng)的工作性偏離預(yù)期，產(chǎn)生誤差。嚴(yán)重時還會摧毀電氣電子設(shè)備，危害人體。正是在這種背景下，電磁兼容性設(shè)計成為了現(xiàn)代工程設(shè)計中的重要組成部分。

第一章 電磁兼容發(fā)展及意義

1.電磁兼容技術(shù)的發(fā)展

電磁兼容是指“設(shè)備在共同的電磁環(huán)境中能一起執(zhí)行各自功能的共存狀態(tài)，即該設(shè)備不會由于受到處于同一電磁環(huán)境中的其他設(shè)備的電磁發(fā)射導(dǎo)致或遭受不允許的降級，它也不會使同一電磁環(huán)境中其它設(shè)備因受其電磁發(fā)射而導(dǎo)致或遭受不允許的降級。

1881年英國科學(xué)家希維賽德發(fā)表了“論干擾”的文章，標(biāo)志著電磁兼容性研究的開端，1889年英國郵電部門研究了通信中的干擾問題，使電磁兼容性研究開始走向工程化，1944年德國電氣工程師協(xié)會制訂了世界上第一個電磁兼容性規(guī)范VDE0878，1945年美國頒布了第一個電磁兼容性軍用規(guī)范JAN-I-225。世界多數(shù)發(fā)達(dá)國家早已開始以法令、法規(guī)形式進(jìn)行管理控制，在我國電磁兼容理論和技術(shù)的研究起步較晚，從1983年開始陸續(xù)頒布了一系列有關(guān)電磁兼容性標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范。自此以后，電磁兼容技術(shù)迅速發(fā)展成為非常活躍的學(xué)科領(lǐng)域之一。

2.電磁兼容的地位及意義

經(jīng)驗(yàn)證明，如果記在產(chǎn)品開發(fā)階段解決電磁干擾問題的費(fèi)用為1個單位，那么等到產(chǎn)品設(shè)計定型后再解決其問題，費(fèi)用將增加10倍；而到產(chǎn)品批量生產(chǎn)后再解決時，費(fèi)用將增加100倍；到用戶發(fā)現(xiàn)問題后才解決時，費(fèi)用可能高達(dá)1000倍。而在產(chǎn)品開發(fā)階段同時進(jìn)行電磁兼容性設(shè)計，就可望把80%~90%的電磁兼容性問題解決在產(chǎn)品定型之前。只按常規(guī)進(jìn)行產(chǎn)品功能設(shè)計，不僅在技術(shù)上帶來一系列的難題，而且還會造成人力、財力的極大浪費(fèi)。

就產(chǎn)品本身功能和市場占有而言，電磁兼容性設(shè)計的意義也是不可估量的。其一，電子設(shè)備工作的可靠性依賴于其電磁抗干擾性。電磁兼容性表征電子設(shè)備在電磁環(huán)境中正常工作的能力。其二，電子設(shè)備國內(nèi)外市場的開拓需要其具有良好的電磁兼容性。電磁兼容性達(dá)標(biāo)認(rèn)證已由一個國家范圍向全球地區(qū)發(fā)展，成為一個國際標(biāo)準(zhǔn)。其三，安全因素，存在電磁輻射的電子產(chǎn)品可能會引起如設(shè)備誤操作、通訊設(shè)施電磁泄密、電爆裝置誤爆、誤燃等危險。

第二章 電磁干擾耦合傳輸理論

產(chǎn)生電磁干擾三要素：電磁干擾源，干擾傳播途徑，敏感設(shè)備。由此可知，任何電磁干擾的產(chǎn)生必然存在電磁騷擾（或者騷擾電磁能量）的耦合與傳輸途徑。這里，耦合的概念指的是電路、設(shè)備、系統(tǒng)與其它電路、設(shè)備、系統(tǒng)之間的電磁量聯(lián)系，耦合起著把電磁能量從

一個電路、設(shè)備、系統(tǒng)“傳輸”到另一個電路、設(shè)備、系統(tǒng)的作用。耦合途徑是從各種電磁騷擾源傳輸電磁騷擾至敏感設(shè)備的通路或媒介。耦合途徑主要有兩種方式，傳導(dǎo)耦合和輻射耦合。

1.傳導(dǎo)耦合

傳導(dǎo)耦合是騷擾源與敏感設(shè)備之間的主要耦合途徑之一。傳導(dǎo)耦合必須在騷擾源與敏感設(shè)備之間存在有完整的電路連接，電磁騷擾沿著這一連接電路從騷擾源傳輸電磁騷擾至敏感設(shè)備，產(chǎn)生電磁干擾。傳導(dǎo)耦合的連接電路包括互連導(dǎo)線、電源線、信號線、接地導(dǎo)體、設(shè)備的導(dǎo)電構(gòu)件、公共阻抗、電路元器件等。傳導(dǎo)耦合按其耦合方式劃分三種基本方式：

① 電路性耦合是最常見、最簡單的傳導(dǎo)耦合方式。當(dāng)電路1有電壓U1作用時，該電壓經(jīng)Z1加到公共阻抗Z12上。當(dāng)電路2開路時，電路1耦合到電路2的電壓為U2=Z12U1若公共阻抗Z12中不含電抗元件時為共電阻耦合，簡稱為Z1+Z12電阻性耦合。

② 電容性耦合也稱為電耦合，它是由兩電路間的電場相互作用所引起。

③ 電感性耦合也稱為磁耦合，它是由兩電路間的磁場相互作用所引起。當(dāng)電流I在閉合電路中流動時，該電流就會產(chǎn)生與此電流成正比的磁通量。該磁通量

與電流I的比值稱為電感。電感的取決于電路的幾何形狀和包含場的媒質(zhì)的磁特性。

2.輻射耦合

輻射耦合是電磁騷擾通過其周圍的媒介以電磁波的形式向外傳播，騷擾電磁能量按電磁場的規(guī)律向周圍空間發(fā)射。輻射耦合的途徑主要有天線、電纜、導(dǎo)線、機(jī)殼的發(fā)射對組合。通常將輻射耦合劃分為三種：

① 天線與天線的耦合,指的是天線 A 發(fā)射的電磁波被另一天線B無意接收，從而導(dǎo)致天線A 對天線B產(chǎn)生功能性電磁干擾； ② 場與線的耦合，指的是空間電磁場對存在于其中的導(dǎo)線實(shí)施感應(yīng)耦合，從而在導(dǎo)線上形成分布電磁騷擾源；

③ 與線的感應(yīng)耦合，指的是導(dǎo)線之間以及某些部件之間的高頻感應(yīng)耦合。

第三章 傳導(dǎo)耦合理論應(yīng)用實(shí)例及分析

根據(jù)上文對傳導(dǎo)耦合傳輸理論的研究，現(xiàn)結(jié)合案例分析傳導(dǎo)電磁干擾及其解決辦法。1.電力線載波(以下簡稱PLC)1）案例一：某崗位用了某公司的PLC模塊采集信號，在同一通訊線上放了5個模塊，使用過程中模塊通訊會中斷，重上電后會正常，但很快通訊又中斷。分析如下：

1）從現(xiàn)場看，模塊24VDC供電從電源模塊接出，性能穩(wěn)定，排除電源引起干擾的情況。

2）PLC數(shù)采模塊大部分接Pt100, K型、I型熱電偶信號，觀察控制柜內(nèi)進(jìn)線排，電纜統(tǒng)一采用了屏蔽雙絞線，且屏蔽端編辮接到接地排上，由現(xiàn)場接地網(wǎng)統(tǒng)一接地。現(xiàn)場干擾應(yīng)能屏蔽。為確保起見，將模塊接線端子拔除，觀察模塊通訊狀況未變，排除干擾由信號端引起的可能。

3）將控制柜內(nèi)線槽蓋板打開，發(fā)現(xiàn)模塊間通訊線采用二根單線，無接地，線槽布線較亂，有可能產(chǎn)生干擾．

從以上分析后發(fā)現(xiàn)問題可能出在模塊間通訊線上，解決辦法是將通訊線換成屏蔽雙絞線，屏蔽端接地，經(jīng)實(shí)際更換后，通訊正常。

2）案例二：華魯恒升化工股份有限公司一水處理崗位采用西門子公司的S7-300系統(tǒng)的模擬量模塊采集變頻器信號，正常連接后不能正常顯示。經(jīng)檢測發(fā)現(xiàn)信號端對地有很高的交流電壓，所以判斷信號線路受干擾，產(chǎn)生10V以上的雜波而干擾模擬量模塊工作。處理如下：

1）信號電纜采用質(zhì)量可靠的屏蔽電纜，且在PLC側(cè)單端接地。2）電流變送器側(cè)增加隔離式安全柵。

經(jīng)以上處理后，PLC工作正常，數(shù)值顯示穩(wěn)定可靠。

PLC主要通過電源和信號線引入，通常為傳導(dǎo)干擾。這種干擾在我國工業(yè)現(xiàn)場較嚴(yán)重。

1）來自電源的干擾

PLC系統(tǒng)的正常供電電源均由電網(wǎng)供電。由于電網(wǎng)覆蓋范圍廣，它將受到所有空間電磁干擾而在線路上感應(yīng)電壓和電路。尤其是電網(wǎng)內(nèi)部的變化，例如：開關(guān)操作浪涌、大型電力設(shè)備起停、交直流傳動裝置引起的諧波、電網(wǎng)短路暫態(tài)沖擊等，都通過輸電線路傳到電源原邊。PLC電源通常采用隔離電源，但其機(jī)構(gòu)及制造工藝因素使其隔離性并不理想。實(shí)際上，由于分布參數(shù)特別是分布電容的存在，絕對隔離是不可能的。2）來自信號線引入的干擾

與PLC控制系統(tǒng)連接的各類信號傳輸線，除了傳輸有效的各類信息之外，總會有外部干擾信號侵入。此干擾主要有兩種途徑：一是通過變送器供電電源或共用信號儀表的供電電源串入的電網(wǎng)干擾，這往往被忽視；二是信號線受空間電磁輻射感應(yīng)的干擾，即信號線上的外部感應(yīng)干擾，這是很嚴(yán)重的。由信號引入干擾會引起I/O信號工作異常和測量精度大大降低，嚴(yán)重時將引起元器件損傷。對于隔離性能差的系統(tǒng)，還將導(dǎo)致信號間互相干擾，引起共地系統(tǒng)總線回流，造成邏輯數(shù)據(jù)變化、誤動和死機(jī)。PLC控制系統(tǒng)因信號引入干擾造成I/O模件損壞數(shù)相當(dāng)嚴(yán)重，由此引起系統(tǒng)故障的情況也很多。3）來自接地系統(tǒng)混亂時的干擾

接地是提高電子設(shè)備電磁兼容性（EMC）的有效手段之一。正確的接地，既能抑制電磁干擾的影響，又能抑制設(shè)備向外發(fā)出干擾；而錯誤的接地，反而會引入嚴(yán)重的干擾信號，使PLC系統(tǒng)將無法正常工作。

2.變頻器

變頻器的主電路一般為交-直-交組成，外部輸入380V/50Hz的工頻電源經(jīng)三相橋路不可控整流成直流電壓信號，經(jīng)濾波電容濾波及大功率晶體管開關(guān)元件逆變?yōu)轭l率可變的交流信號。

在整流回路中，輸入電流的波形為不規(guī)則的矩形波，波形按傅立葉級數(shù)分解為基波和各次諧波，其中的高次諧波將干擾輸入供電系統(tǒng)。在逆變輸出回路中，輸出電流信號是受PWM載波信號調(diào)制的脈沖波形，對于GTR大功率逆變元件，其PWM的載波頻率為2～3kHz，而IGBT大功率逆變元件的PWM最高載頻可達(dá)15kHz。

同樣，輸出回路電流信號也可分解為只含正弦波的基波和其他各次諧波，而高次諧波電流對負(fù)載直接干擾。另外高次諧波電流還通過電纜向空間輻射，干擾鄰近電氣設(shè)備。

解決措施：

1）變頻系統(tǒng)的供電電源與其他設(shè)備的供電電源相互獨(dú)立，或在變頻器和其他用電設(shè)備的輸入側(cè)安裝隔離變壓器，切斷諧波電流。2）在變頻器輸入側(cè)與輸出側(cè)串接合適的電抗器，或安裝諧波濾波器，濾波器的組成必須是LC型，吸收諧波和增大電源或負(fù)載的阻抗，達(dá)到抑制諧波的目的。

抑制傳導(dǎo)干擾的有效辦法： 1.傳導(dǎo)干擾源的處理

1）如果傳導(dǎo)干擾源是產(chǎn)生強(qiáng)電磁場元件，如線圈、變壓器等，在布置時應(yīng)遠(yuǎn)離接收器加以屏蔽。

2）如果傳導(dǎo)干擾源是頻率相同的電路，如接收機(jī)的高頻放大、輸入及振蕩電路，它們之間的交鏈容易引起自激振蕩，因此布置應(yīng)相隔遠(yuǎn)些。3）移去對系統(tǒng)工作無用的、有潛在的干擾設(shè)備的電源。

4）應(yīng)盡可能使設(shè)備工作在設(shè)計曲線線性最好的部分，以便輸出所含諧波分量最小。

5）如果干擾源的工作波形是脈沖形狀，因?yàn)楫?dāng)脈沖上升沿較慢且持續(xù)時間較長時，產(chǎn)生的電磁干擾最小，隨著脈沖寬度的減小且上升時間縮短，脈沖中的高頻成分的幅度將增加。所以一個控制裝置或其他脈沖的上升時間只需快到能在指定的時間內(nèi)保證可靠工作即可。不要使振蕩器和開關(guān)器件的工作速度高于性能所需要的速度。6）電弧放電：當(dāng)兩個物體之間的電位差大到足以使它們之間的絕緣擊穿時就會產(chǎn)生電弧。因此要盡量避免出現(xiàn)電弧放電。

2.傳輸通道的處理

1）為縮短電磁干擾傳輸通道的長度，要使電路中的導(dǎo)線盡量短。2）把帶有電磁干擾的導(dǎo)線和元件與連接接收器的布線隔離開來。3）把帶有電磁干擾的元件的回線與接收器的回線隔離開來。4）用粗的隔離線和隔離套來減少級間的電容耦合。

5）各級電路的連接導(dǎo)線應(yīng)盡可能縮短，對高頻電路的布置尤應(yīng)注意這個問題。6）對高頻電路，應(yīng)盡量避免平行排列導(dǎo)線，特別不能像低頻電路那樣將各種導(dǎo)線扎成一束。

7）減小引線電感，以使感應(yīng)電壓減到最小。

8）產(chǎn)生電磁干擾的元件應(yīng)盡量靠近與它們相關(guān)聯(lián)的負(fù)載，以使耦合路徑最短。9）由同一電源總線饋電的幾個設(shè)備之間，必須用旁路電容去耦。在干擾極嚴(yán)重的情況下，可以用齊納二極管或分別供電的方法來隔離設(shè)備間的耦合。有時需要對潛在的干擾源和敏感器件專門去耦。

3.接收器的處理

1）盡量少用低電平器件，只使用完成任務(wù)所需的靈敏度。2）移去那些在系統(tǒng)工作時不需要的接收器的電源。

3）對電磁場感應(yīng)敏感的接收器如果可能的話加屏蔽。

第四章 輻射耦合理論應(yīng)用實(shí)例及分析

先根據(jù)前面對輻射耦合理論的學(xué)習(xí)，再結(jié)合具體案例，研究輻射耦合的應(yīng)用 1.雷電電磁輻射對微電子設(shè)備的影響

雷電流輻射的電磁場，可在任何閉合的導(dǎo)線環(huán)內(nèi)產(chǎn)生感應(yīng)電流，可在任何開口的金屬回路內(nèi)產(chǎn)生感應(yīng)過電壓。對于普通工業(yè)設(shè)備來說，這樣的過電壓不足以造成威脅和干擾，但對于微電子設(shè)備來說，就可能導(dǎo)致破壞其穩(wěn)定工作的傷害或損壞。

關(guān)于雷電電磁輻射對微電子設(shè)備的干擾與破壞，美國科學(xué)家D?希爾進(jìn)行過模擬試驗(yàn)。他將被試的計算機(jī)放置在木箱中，用雷電電磁輻射對其進(jìn)行干擾。當(dāng)雷電放電的干擾磁感應(yīng)強(qiáng)度達(dá)0.07高斯時，電子計算機(jī)會誤動作，當(dāng)干擾磁感應(yīng)強(qiáng)度超過2.4高斯時，計算機(jī)會發(fā)生永久性損壞。時下，0.07高斯和2.4高斯就分別作為微電子設(shè)備在電磁輻射干擾下發(fā)生障礙和故障的閾值。

2.感性負(fù)載的瞬態(tài)噪聲抑制及其觸點(diǎn)的保護(hù)

如果電路的負(fù)載是感性的，在切斷回路時電感兩端產(chǎn)生很高的瞬態(tài)電壓，使開關(guān)的觸點(diǎn)產(chǎn)生飛弧而損壞觸點(diǎn)，同時產(chǎn)生強(qiáng)烈的脈沖噪聲通過輻射和傳導(dǎo)向外發(fā)射，影響其他電路的正常工作，所以必須在電感負(fù)載兩端或開關(guān)觸電處加裝保護(hù)網(wǎng)絡(luò)。

減少輻射干擾的有效方法： 1.減少輻射干擾源的輻射

1）減少傳導(dǎo)干擾時提出的處理傳導(dǎo)干擾源的有效方法也同樣適用于輻射干擾源輻射的方法。

2）利用天線電路的電壓駐波比特性減少諧波輻射。

3）在發(fā)射機(jī)輸出端加相應(yīng)的濾波器，濾掉對接收器構(gòu)成煩擾的頻率。4）改變天線發(fā)射方向，使其對接收器不構(gòu)成干擾。

5）改變天線的極化方向，使其和接收天線不同極化，減少對接收器的干擾。6）改變輻射的頻率，遠(yuǎn)離接收設(shè)備的頻率，以減小對接收器的干擾。7）改變發(fā)射機(jī)的調(diào)制特性、帶寬等，使其減少對接收器的干擾。8）減少發(fā)射機(jī)不需要的功率，以減少對接收器的干擾。9）改變發(fā)射機(jī)的工作時間，使其不和接收器在同一時間工作，以減少對接收器的干擾。

2.增加輻射干擾源傳輸通道的損耗

1）增加傳輸通道的長度，使其增加損耗。

2）對直射波可在傳輸通道加阻擋，切斷和接收器的通路。

3）在輻射干擾源和接收器之間的通道上加屏蔽，可以明顯減少輻射干擾。

3.減少接收器接收干擾的無用信號或噪聲

1）適當(dāng)選擇接收器的靈敏度，對于通信來講，接收器靈敏度越高越好，這樣作用距離才能遠(yuǎn)。但是對于干擾來講，則相反，接收器靈敏度越低越好，低到根本收不到電磁干擾就更好，顯然，在能完成任務(wù)的同時，所選的靈敏度不要太高。

2）在接收器的輸入短加濾波器，濾掉相應(yīng)的干擾頻率。3）改變接收天線的方向，使它不對著干擾方向。

4）改變天線極化方向，使其和干擾源天線不同極化，減少干擾。5）改變接收頻率，使其遠(yuǎn)離干擾源頻率，以減少接收器的干擾。6）改變接收器的選擇性、帶寬，來減少干擾。

7）改變接收機(jī)的位置，使其遠(yuǎn)離發(fā)射機(jī)，從而減少接收機(jī)的干擾。8）改變接收機(jī)的工作時間，使其不和輻射干擾源同時間工作。

第五章 結(jié)束語

電磁兼容性設(shè)計是一個系統(tǒng)的、整體的概念，它貫穿于電子電氣設(shè)備使用的全過程，從開始的技術(shù)路線制定到硬件電路設(shè)計、印制電路板設(shè)計、系統(tǒng)軟件設(shè)計再到設(shè)備的調(diào)試安裝等每個環(huán)節(jié)，它是一個系統(tǒng)的、完整的學(xué)科。本文基于電磁干擾耦合傳輸理論的介紹，并對具體的電磁干擾案例的分析，從傳導(dǎo)耦合和輻射耦合兩方面給出了對避免產(chǎn)生電磁干擾的辦法。

參考文獻(xiàn)

[1] 錢照明 電力電子裝置電磁兼容研究最新進(jìn)展[J]，電工技術(shù)學(xué)報，2007（7）[2] 黃明華 電磁兼容在集成電路中的設(shè)計應(yīng)用[J]，機(jī)電工程技術(shù)，2005（10）[3] 路宏敏 《工程電磁兼容(第2版)》，西安：西安電子科技大學(xué)出版社，2010

第四篇：開關(guān)電源EMC產(chǎn)生機(jī)理及其對策

開關(guān)電源EMC產(chǎn)生機(jī)理及其對策

EMI可分為傳導(dǎo)Conduction及輻射Radiation兩部分，Conduction規(guī)范一般可分為: FCC Part 15J Class B；CISPR 22(EN55022, EN61000-3-2, EN61000-3-3)Class B；國標(biāo)IT類（GB9254，GB17625）和AV類（GB13837，GB17625）。FCC測試頻率在450K-30MHz，CISPR 22測試頻率在150K--30MHz，Conduction可以用頻譜分析儀測試，Radiation則必須到專門的實(shí)驗(yàn)室測試。

EN55022為Radiation Test & Conduction Test(傳導(dǎo) & 輻射測試)； EN61000-3-2為Harmonic Test(電源諧波測試)；EN61000-3-3為Flicker Test(電壓變動測試)。

CISPR22(Comite Special des Purturbations Radioelectrique)應(yīng)用于信息技術(shù)類裝置, 適用于歐洲和亞洲地區(qū)；EN55022為歐洲標(biāo)準(zhǔn)，F(xiàn)CC Part 15(Federal Communications Commission)適用于美國，EN30220歐洲EMI測試標(biāo)準(zhǔn)，功率輻射測試標(biāo)準(zhǔn)是EN55013頻率在30MHZ-300MHz。

EN55011輻射測試標(biāo)準(zhǔn)是：有的頻率段要求較高，有的頻率段要求較低。傳導(dǎo)(150KHZ-30MHZ)LISN主要是差模電流, 其共模阻抗為100歐姆(50 + 50);LISN主要是共模電流, 其總的電路阻抗為25歐姆(50 // 50)。

4線

AV

60dB/uV

150KHZ-2MHZ

start 9KHZ

5線

PEAK

100dB/uV

150KHZ-3MHZ

6線

PEAK

100dB/uV

2MHZ-30MHZ

7線

QP

70dB/uV

150KHZ-500KHZ

Radiated(30MHZ-1GHZ): ADD 4N7/250V Y CAP

90dB/uV

30MHZ-300MHZ

EMI為電磁干擾，EMI是EMC其中的一部分，EMI(Electronic Magnetic Interference)電磁干擾，EMI包括傳導(dǎo)、輻射、電流諧波、電壓閃爍等等。電磁干擾是由干擾源、藕合通道和接收器三部分構(gòu)成的，通常稱作干擾的三要素。EMI線性正比于電流，電流回路面積以及頻率的平方即：EMI = K*I*S*F2。I是電流，S是回路面積，F(xiàn)是頻率，K是與電路板材料和其他因素有關(guān)的一個常數(shù)。

EMI是指產(chǎn)品的對外電磁干擾。一般情況下分為 Class A & Class B 兩個等級。Class A為工業(yè)等級，Class B 為民用等級。民用的要比工業(yè)的嚴(yán)格，因?yàn)楣I(yè)用的允許輻射稍微大一點(diǎn)。同樣產(chǎn)品在測試EMI中的輻射測試來講，在30-230MHz下，B類要求產(chǎn)品的輻射限值不能超過40dBm 而A類要求不能超過50dBm(以三米法電波暗室測量為例）相對要寬松的多，一般來說CLASS A是指在EMI測試條件下，無需操作人員介入，設(shè)備能按預(yù)期持續(xù)正常工作，不允許出現(xiàn)低于規(guī)定的性能等級的性能降低或功能損失。

EMI是設(shè)備正常工作時測它的輻射和傳導(dǎo)。在測試的時候，EMI的輻射和傳導(dǎo)在接收機(jī)上有兩個上限，分別代表Class A和Class B，如果觀察的波形超過B的線但是低于A的線，開關(guān)電源EMC產(chǎn)生機(jī)理及其對策

那么產(chǎn)品就是A類的。EMS是用測試設(shè)備對產(chǎn)品干擾，觀察產(chǎn)品在干擾下能否正常工作，如果正常工作或不出現(xiàn)超過標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的性能下降，為A級。能自動重啟且重啟后不出現(xiàn)超過標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的性能下降，為B級。不能自動重啟需人為重啟為C級，掛掉為D級。國標(biāo)有D級的規(guī)定，EN只有A，B，C。EMI在工作頻率的奇數(shù)倍是最不好過的。

EMS(Electmmagnetic Suseeptibilkr)電磁敏感度一般俗稱為 “電磁免疫力”, 是設(shè)備抗外界騷擾干擾之能力，EMI是設(shè)備對外的騷擾。

EMS中的等級是指：Class A，測試完成后設(shè)備仍在正常工作；Class B，測試完成或測試中需要重啟后可以正常工作；Class C，需要人為調(diào)整后可以正常重啟并正常工作；Class D，設(shè)備已損壞，無論怎樣調(diào)整也無法啟動。嚴(yán)格程度EMI是B>A，EMS是A>B>C>D。

電磁兼容三要素：任何電磁兼容性問題都包含三個要素，即干擾源、敏感源和耦合路徑，這三個要素中缺少一個，電磁兼容問題就不會存在。

產(chǎn)生電磁干擾的條件: 突然變化的電壓或電流，即dV/dt或dI/dt很大；輻射天線或傳導(dǎo)導(dǎo)體。

電磁兼容標(biāo)準(zhǔn)對設(shè)備的要求有兩個方面：一個是工作時不會對外界產(chǎn)生不良的電磁干擾影響，另一個是不能對外界的電磁干擾過度敏感。前一個方面的要求稱為干擾發(fā)射要求，后一個方面的要求稱為敏感度要求。

電磁能量從設(shè)備內(nèi)傳出或從外界傳入設(shè)備的途徑只有兩個，一個是以電磁波的形式從空間傳播，另一個是以電流的形式沿導(dǎo)線傳播。因此，電磁干擾發(fā)射可以分為：傳導(dǎo)發(fā)射和輻射發(fā)射；敏感度也可以分為傳導(dǎo)敏感度和輻射敏感度。

電磁兼容標(biāo)準(zhǔn)分為基礎(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)、通用標(biāo)準(zhǔn)、產(chǎn)品類標(biāo)準(zhǔn)和專用產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)。

基礎(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)：描述了EMC現(xiàn)象、規(guī)定了EMC測試方法、設(shè)備，定義了等級和性能判據(jù)。基礎(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)不涉及具體產(chǎn)品。

產(chǎn)品類標(biāo)準(zhǔn)：針對某種產(chǎn)品系列的EMC測試標(biāo)準(zhǔn)。往往引用基礎(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)，但根據(jù)產(chǎn)品的特殊性提出更詳細(xì)的規(guī)定。

通用標(biāo)準(zhǔn)：按照設(shè)備使用環(huán)境劃分的，當(dāng)產(chǎn)品沒有特定的產(chǎn)品類標(biāo)準(zhǔn)可以遵循時，使用通用標(biāo)準(zhǔn)來進(jìn)行EMC測試。對使設(shè)備的功能完全正常，也要滿足這些標(biāo)準(zhǔn)的要求。

關(guān)于制訂電磁兼容標(biāo)準(zhǔn)的組織和標(biāo)準(zhǔn)的介紹：

IEC（國際電工委員會）：有兩個平行的組織制訂EMC標(biāo)準(zhǔn)，CISPR和TC77。

CISPR（國際無線電

EMI可分為傳導(dǎo)Conduction及輻射Radiation兩部分，Conduction規(guī)范一般可分為: FCC Part 15J Class B；CISPR 22(EN55022, EN61000-3-2, EN61000-3-3)Class B；國標(biāo)IT類（GB9254，開關(guān)電源EMC產(chǎn)生機(jī)理及其對策

GB17625）和AV類（GB13837，GB17625）。FCC測試頻率在450K-30MHz，CISPR 22測試頻率在150K--30MHz，Conduction可以用頻譜分析儀測試，Radiation則必須到專門的實(shí)驗(yàn)室測試。

EN55022為Radiation Test & Conduction Test(傳導(dǎo) & 輻射測試)； EN61000-3-2為Harmonic Test(電源諧波測試)；EN61000-3-3為Flicker Test(電壓變動測試)。

CISPR22(Comite Special des Purturbations Radioelectrique)應(yīng)用于信息技術(shù)類裝置, 適用于歐洲和亞洲地區(qū)；EN55022為歐洲標(biāo)準(zhǔn)，F(xiàn)CC Part 15(Federal Communications Commission)適用于美國，EN30220歐洲EMI測試標(biāo)準(zhǔn)，功率輻射測試標(biāo)準(zhǔn)是EN55013頻率在30MHZ-300MHz。

EN55011輻射測試標(biāo)準(zhǔn)是：有的頻率段要求較高，有的頻率段要求較低。傳導(dǎo)(150KHZ-30MHZ)LISN主要是差模電流, 其共模阻抗為100歐姆(50 + 50);LISN主要是共模電流, 其總的電路阻抗為25歐姆(50 // 50)。

4線

AV

60dB/uV

150KHZ-2MHZ

start 9KHZ

5線

PEAK

100dB/uV

150KHZ-3MHZ

6線

PEAK

100dB/uV

2MHZ-30MHZ

7線

QP

70dB/uV

150KHZ-500KHZ

Radiated(30MHZ-1GHZ): ADD 4N7/250V Y CAP

90dB/uV

30MHZ-300MHZ

EMI為電磁干擾，EMI是EMC其中的一部分，EMI(Electronic Magnetic Interference)電磁干擾，EMI包括傳導(dǎo)、輻射、電流諧波、電壓閃爍等等。電磁干擾是由干擾源、藕合通道和接收器三部分構(gòu)成的，通常稱作干擾的三要素。EMI線性正比于電流，電流回路面積以及頻率的平方即：EMI = K*I*S*F2。I是電流，S是回路面積，F(xiàn)是頻率，K是與電路板材料和其他因素有關(guān)的一個常數(shù)。

EMI是指產(chǎn)品的對外電磁干擾。一般情況下分為 Class A & Class B 兩個等級。Class A為工業(yè)等級，Class B 為民用等級。民用的要比工業(yè)的嚴(yán)格，因?yàn)楣I(yè)用的允許輻射稍微大一點(diǎn)。同樣產(chǎn)品在測試EMI中的輻射測試來講，在30-230MHz下，B類要求產(chǎn)品的輻射限值不能超過40dBm 而A類要求不能超過50dBm(以三米法電波暗室測量為例）相對要寬松的多，一般來說CLASS A是指在EMI測試條件下，無需操作人員介入，設(shè)備能按預(yù)期持續(xù)正常工作，不允許出現(xiàn)低于規(guī)定的性能等級的性能降低或功能損失。

EMI是設(shè)備正常工作時測它的輻射和傳導(dǎo)。在測試的時候，EMI的輻射和傳導(dǎo)在接收機(jī)上有兩個上限，分別代表Class A和Class B，如果觀察的波形超過B的線但是低于A的線，那么產(chǎn)品就是A類的。EMS是用測試設(shè)備對產(chǎn)品干擾，觀察產(chǎn)品在干擾下能否正常工作，如果正常工作或不出現(xiàn)超過標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的性能下降，為A級。能自動重啟且重啟后不出現(xiàn)超

開關(guān)電源EMC產(chǎn)生機(jī)理及其對策

過標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的性能下降，為B級。不能自動重啟需人為重啟為C級，掛掉為D級。國標(biāo)有D級的規(guī)定，EN只有A，B，C。EMI在工作頻率的奇數(shù)倍是最不好過的。

EMS(Electmmagnetic Suseeptibilkr)電磁敏感度一般俗稱為 “電磁免疫力”, 是設(shè)備抗外界騷擾干擾之能力，EMI是設(shè)備對外的騷擾。

EMS中的等級是指：Class A，測試完成后設(shè)備仍在正常工作；Class B，測試完成或測試中需要重啟后可以正常工作；Class C，需要人為調(diào)整后可以正常重啟并正常工作；Class D，設(shè)備已損壞，無論怎樣調(diào)整也無法啟動。嚴(yán)格程度EMI是B>A，EMS是A>B>C>D。

電磁兼容三要素：任何電磁兼容性問題都包含三個要素，即干擾源、敏感源和耦合路徑，這三個要素中缺少一個，電磁兼容問題就不會存在。

產(chǎn)生電磁干擾的條件: 突然變化的電壓或電流，即dV/dt或dI/dt很大；輻射天線或傳導(dǎo)導(dǎo)體。

電磁兼容標(biāo)準(zhǔn)對設(shè)備的要求有兩個方面：一個是工作時不會對外界產(chǎn)生不良的電磁干擾影響，另一個是不能對外界的電磁干擾過度敏感。前一個方面的要求稱為干擾發(fā)射要求，后一個方面的要求稱為敏感度要求。

電磁能量從設(shè)備內(nèi)傳出或從外界傳入設(shè)備的途徑只有兩個，一個是以電磁波的形式從空間傳播，另一個是以電流的形式沿導(dǎo)線傳播。因此，電磁干擾發(fā)射可以分為：傳導(dǎo)發(fā)射和輻射發(fā)射；敏感度也可以分為傳導(dǎo)敏感度和輻射敏感度。

電磁兼容標(biāo)準(zhǔn)分為基礎(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)、通用標(biāo)準(zhǔn)、產(chǎn)品類標(biāo)準(zhǔn)和專用產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)。

基礎(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)：描述了EMC現(xiàn)象、規(guī)定了EMC測試方法、設(shè)備，定義了等級和性能判據(jù)。基礎(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)不涉及具體產(chǎn)品。

產(chǎn)品類標(biāo)準(zhǔn)：針對某種產(chǎn)品系列的EMC測試標(biāo)準(zhǔn)。往往引用基礎(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)，但根據(jù)產(chǎn)品的特殊性提出更詳細(xì)的規(guī)定。

通用標(biāo)準(zhǔn)：按照設(shè)備使用環(huán)境劃分的，當(dāng)產(chǎn)品沒有特定的產(chǎn)品類標(biāo)準(zhǔn)可以遵循時，使用通用標(biāo)準(zhǔn)來進(jìn)行EMC測試。對使設(shè)備的功能完全正常，也要滿足這些標(biāo)準(zhǔn)的要求。

關(guān)于制訂電磁兼容標(biāo)準(zhǔn)的組織和標(biāo)準(zhǔn)的介紹：

IEC（國際電工委員會）：有兩個平行的組織制訂EMC標(biāo)準(zhǔn)，CISPR和TC77。

CISPR（國際無線電擾特別委員會）：1934年成立。目前有七個分會：A分會（無線電干擾測量方法與統(tǒng)計方法）、B分會（工、科、醫(yī)療射頻設(shè)備的無線電干擾）、C分會（電力線、高壓設(shè)備和電牽引系統(tǒng)的無線電干擾）、D分會（機(jī)動車和內(nèi)燃機(jī)的無線電干擾）、E分會（無線接收設(shè)備干擾特性）、F分會（家電、電動工具、照明設(shè)備及類似電器的無線電干擾）、G分會（信息設(shè)備的無線電干擾）。

開關(guān)電源EMC產(chǎn)生機(jī)理及其對策

TC77（第77技術(shù)委員會）：1981年成立。目前有3個分會：SC77A（低頻現(xiàn)象）、SC77B（高頻現(xiàn)象）、SC77C（對高空核電磁脈沖的抗擾性）。

CENELEC（歐洲電工標(biāo)準(zhǔn)化委員會）：由歐共體委員會授權(quán)制訂歐洲標(biāo)準(zhǔn)。EN標(biāo)準(zhǔn)中引用了很多CISPR和IEC標(biāo)準(zhǔn)，其對應(yīng)關(guān)系如下：

EN55××× = CISPR標(biāo)準(zhǔn)，（例： EN55011 = CISPR Pub.11）

EN6×××× = IEC標(biāo)準(zhǔn)，（例： EN61000-4-3 = IEC61000-4-3 Pub.11）

EN50××× = CENELEC自定標(biāo)準(zhǔn)，（例： EN50801）

FCC（聯(lián)邦通信委員會）全名為Federal Communications Commission：是管理電腦, 周邊及通信產(chǎn)品等銷售美國之審核授權(quán)機(jī)抅, 主要制訂民用產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)，關(guān)于電磁兼容的標(biāo)準(zhǔn)主要包括在FCC Part15和FCC Part 18中。

FCC Part 15 subpart B規(guī)定: 凡利用數(shù)位技術(shù)之電子裝置或系統(tǒng), 及使用或產(chǎn)生脈波頻率超過10KHz之器材,皆須依規(guī)定進(jìn)行測試認(rèn)證后, 才可以在美國市場銷售。

MIL-STD（美軍標(biāo)）：典型的是MIL-STD –461D。這個標(biāo)準(zhǔn)不僅規(guī)定了最大輻射發(fā)射和傳導(dǎo)發(fā)射的限制，還規(guī)定了系統(tǒng)對輻射和傳導(dǎo)干擾的敏感度要求。配套標(biāo)準(zhǔn)ＭＩＬ－ＳＴＤ－４６２規(guī)定了必要的測試裝置。商業(yè)公司經(jīng)常將ＭＩＬ－ＳＴＤ－４６１中的某些部分作為產(chǎn)品內(nèi)部ＥＭＣ規(guī)范。

VCCI（干擾自愿控制委員會）：民間機(jī)構(gòu)，其標(biāo)準(zhǔn)與CISPR和IEC一致

GB（中國國家標(biāo)準(zhǔn)）：基本采用CISPR和IEC標(biāo)準(zhǔn)，目前已發(fā)布57個。

GJB（中國軍用標(biāo)準(zhǔn)）：基本采用美軍標(biāo)，例如GJB151A = MIL-STD –461D。

軍用設(shè)備

為軍用設(shè)計的電子系統(tǒng)必須滿足ＭＩＬ－ＳＴＤ－４６１Ｄ的要求，另一個關(guān)于ＥＭＩ的軍用標(biāo)準(zhǔn)是保密的ＴＥＭＰＥＳＴ計劃，這是用來保證保密通信系統(tǒng)安全的。現(xiàn)在可以接收并復(fù)現(xiàn)出大多數(shù)電子設(shè)備政黨工作時所發(fā)射的功率很低的射頻信號。象對電子竊聽很脆弱的ＣＲＴ終端那樣的軍用產(chǎn)品就屬于ＴＥＭＰＥＳＴ的范疇。在實(shí)踐中，ＴＥＭＰＥＳＴ控制設(shè)備和系統(tǒng)的發(fā)射，使無法解譯攜帶信息的信號。

由于關(guān)于ＥＭＣ的法規(guī)和標(biāo)準(zhǔn)十分復(fù)雜，關(guān)于信息技術(shù)設(shè)備的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)總結(jié)在表１.９中。一些標(biāo)準(zhǔn)的頻率范圍在圖１－３中標(biāo)明。

CE標(biāo)示: 源自歐共體各會員國(European Community)縮寫的總稱, 并以此為標(biāo)志。規(guī)范產(chǎn)品是否符合歐體為保障民眾安全健康以及環(huán)境保護(hù)等利益所訂定之基本安全要求。

開關(guān)電源EMC產(chǎn)生機(jī)理及其對策

CE = EMC + LVD

EMC : 電磁干擾及電磁相容性

LVD : 低電壓指令

測量場地：GB要求在開闊場地中測量，GJB要求在屏蔽半無反射室中測量，由于電磁環(huán)境日趨惡化，開闊場中的背景干擾往往嚴(yán)重影響測量，因此，GB測量也開始在屏蔽半無反射室中做，但要求半無反射室中的電磁場分布與開闊場近似。

天線到EUT（受試設(shè)備）的距離：GB要求為3米、10米或30米，GJB要求為1米；

測量內(nèi)容：GB僅測量電場輻射發(fā)射，GJB對電場輻射和磁場輻射都要測量；

測量頻率范圍：GB規(guī)定的測量范圍為30MHz ~ 1GHz，隨著時鐘頻率的升高，有擴(kuò)展到18GHz的趨勢，GJB規(guī)定的測量頻率范圍為10kHz ~ 18GHz。

EUT的布置：GB和GJB都要求EUT按照實(shí)際工作狀態(tài)布置（互聯(lián)電纜和所連接的外部設(shè)備全部按實(shí)際狀態(tài)連接），GB要求EUT放置在木制測試臺上，GJB要求EUT放置在金屬板上。距離地面的距離為0.8米；

檢波方式：干擾測量儀的讀數(shù)與檢波方式有關(guān)，因此標(biāo)準(zhǔn)中都明確規(guī)定檢波方式，GB要求準(zhǔn)峰值檢波，GJB要求峰值檢波；

最大輻射點(diǎn)：與處理電磁兼容問題的原則相同，僅關(guān)心最壞情況。因此，以EUT的最大輻射值為測量結(jié)果。最大輻射值的含義有4個，第一：EUT的工作狀態(tài)處于最大輻射狀態(tài)，第二：EUT最大輻射面對著天線，第三：天線的極化方向?yàn)榻邮兆畲髨鰪?qiáng)的方向，第四：天線的高度為接收最大場強(qiáng)的位置。GJB中，沒有第四點(diǎn)的要求，即，天線的高度是固定的。

測量設(shè)備：

騷擾測量設(shè)備：用來定量計量騷擾強(qiáng)度的設(shè)備，可以是EMI測量接收機(jī)，也可以是頻譜分析儀，頻率范圍要覆蓋150KHz~30MHz，具有峰值、準(zhǔn)峰值和平均值檢波功能。

線路阻抗穩(wěn)定網(wǎng)絡(luò)（LISN）：由于電源端子傳導(dǎo)發(fā)射的強(qiáng)度與電網(wǎng)的阻抗有關(guān)，因此為了使測量具有唯一性，必須在特定的阻抗條件下測量，LISN就提供了這樣一個環(huán)境，GB9254標(biāo)準(zhǔn)中使用的LISN為50Ω/50μH。

接地平板：受試設(shè)備要放置在接地金屬板上進(jìn)行試驗(yàn)，該金屬板比被測設(shè)備邊框大0.5米，最小尺寸為2m×2m。

電快速脈沖試驗(yàn)?zāi)M電網(wǎng)中的感性負(fù)載斷開時產(chǎn)生的干擾。這種干擾不僅會出現(xiàn)在電源線上，而且會耦合到信號線上。因此，這個試驗(yàn)要對電源線和信號線做。設(shè)備能夠通過浪涌試驗(yàn)，并不意味著也能通過電快速脈沖試驗(yàn)。一方面是因?yàn)楹笳叩念l率成份遠(yuǎn)高于前者，具備不同的干擾機(jī)理，令一方面是因?yàn)殡娍焖倜}沖試驗(yàn)中施加的干擾是重復(fù)性，這對電路具有一種積分效應(yīng)，是電路中的積分型抗干擾電路實(shí)效。

頻譜分析儀能夠快速地在較寬的頻率范圍內(nèi)掃描，因此是診斷電磁干擾發(fā)射的方便工具。使

開關(guān)電源EMC產(chǎn)生機(jī)理及其對策

用頻譜分析儀時需要注意的問題：頻譜分析儀不能觀測瞬間干擾，如靜電放電、雷電等；頻譜分析儀的掃描時間不能設(shè)置得太短，即不能使掃描速度太快；從頻譜分析儀屏幕上讀取頻率與幅度數(shù)據(jù)時，其精度與頻譜儀的掃描范圍有關(guān)，范圍越窄，精度越高；當(dāng)輸入信號過大時，頻譜分析儀會發(fā)生過載，使讀取的幅度數(shù)據(jù)比實(shí)際的小，用輸入衰減器可以避免過載；減小頻譜儀的中頻帶寬可以提高儀器的靈敏度（和選擇性），但掃描時間會更長；寬帶信號的幅度會隨著中頻分辨帶寬的增加而增加。

電磁干擾(EMI)接收機(jī)是另一種測量電磁干擾的設(shè)備，許多人在選購儀器時搞不懂接收機(jī)與頻譜儀之間的區(qū)別，下面做一簡單比較：

所有的接收機(jī)都標(biāo)準(zhǔn)配置預(yù)選器（頻譜儀需要選配），能夠有效地抑制帶外噪聲；所有的接收機(jī)用基頻混頻方式（頻譜儀使用基頻和諧頻混頻），具有較高的靈敏度；接收機(jī)的中頻濾波器為矩形（頻譜儀的中頻濾波器為高斯形），具有更好的選擇性；接收機(jī)適合于正式測量，不適合于診斷。

EMC試驗(yàn)室有華測（CTI）、SGS、信測、信華、華通威、冠準(zhǔn)、莫特、廣州ETL、廣州五所、東莞經(jīng)續(xù)、東莞沃特、厚街北南、長安世鴻、長安碩信(ATT)、大朗信寶、塘夏歐標(biāo)、摩爾實(shí)驗(yàn)室、經(jīng)續(xù)檢驗(yàn)技術(shù)有限公司等。像美國的FCC只測EMI中的輻射和傳導(dǎo)，不測EMS。有些國家EMI和EMS是分開測的，有些國家是一起像CCC認(rèn)證CE認(rèn)證。現(xiàn)在很多電器類產(chǎn)品做CE還要加測電磁波騷擾EMF，標(biāo)準(zhǔn)是EN-50336。電源EMI技術(shù)就算能達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)，有的產(chǎn)品要求要達(dá)一定的濕度測試。在深圳濕試控制都比較難做。深圳幾家大實(shí)驗(yàn)室，都比較難，空間問題。EMI不只包括傳導(dǎo)，輻射，電流諧波與電壓閃爍也是EMI的部分。諧波和閃爍是設(shè)備對外的，而不是外界對設(shè)備的，所以是EMI，不是EMS。

開關(guān)電源電磁干擾的產(chǎn)生機(jī)理及其傳播途徑

功率開關(guān)器件的高額開關(guān)動作是導(dǎo)致開關(guān)電源產(chǎn)生電磁干擾(EMI)的主要原因。開關(guān)頻率的提高一方面減小了電源的體積和重量，另一方面也導(dǎo)致了更為嚴(yán)重的EMI問題。開關(guān)電源工作時，其內(nèi)部的電壓和電流波形都是在非常短的時間內(nèi)上升和下降的，因此，開關(guān)電源本身是一個噪聲發(fā)生源。開關(guān)電源產(chǎn)生的干擾，按噪聲干擾源種類來分,可分為尖峰干擾和諧波干擾兩種;若按耦合通路來分,可分為傳導(dǎo)干擾和輻射干擾兩種。使電源產(chǎn)生的干擾不至于對電子系統(tǒng)和電網(wǎng)造成危害的根本辦法是削弱噪聲發(fā)生源，或者切斷電源噪聲和電子系統(tǒng)、電網(wǎng)之間的耦合途徑。現(xiàn)在按噪聲干擾源來分別說明：

1、二極管的反向恢復(fù)時間引起的干擾

交流輸入電壓經(jīng)功率二極管整流橋變?yōu)檎颐}動電壓，經(jīng)電容平滑后變?yōu)橹绷鳎娙蓦娏鞯牟ㄐ尾皇钦也ǘ敲}沖波。由電流波形可知，電流中含有高次諧波。大量電流諧波分量流入電網(wǎng)，造成對電網(wǎng)的諧波污染。另外，由于電流是脈沖波，使電源輸入功率因數(shù)降低。

高頻整流回路中的整流二極管正向?qū)〞r有較大的正向電流流過，在其受反偏電壓而轉(zhuǎn)向截止時，由于PN結(jié)中有較多的載流子積累，因而在載流子消失之前的一段時間里，電流會反向流動，致使載流子消失的反向恢復(fù)電流急劇減少而發(fā)生很大的電流變化(di/dt)。

開關(guān)電源EMC產(chǎn)生機(jī)理及其對策

2、開關(guān)管工作時產(chǎn)生的諧波干擾

功率開關(guān)管在導(dǎo)通時流過較大的脈沖電流。例如正激型、推挽型和橋式變換器的輸入電流波形在 阻性負(fù)載時近似為矩形波,其中含有豐富的高次諧波分量。當(dāng)采用零電流、零電壓開關(guān)時,這種諧 波干擾將會很小。另外,功率開關(guān)管在截止期間,高頻變壓器繞組漏感引起的電流突變,也會產(chǎn)生 尖峰干擾。

3、交流輸入回路產(chǎn)生的干擾

無工頻變壓器的開關(guān)電源輸入端整流管在反向恢復(fù)期間會引起高頻衰減振蕩產(chǎn)生干擾。開關(guān)電源產(chǎn)生的尖峰干擾和諧波干擾能量，通過開關(guān)電源的輸入輸出線傳播出去而形成的干擾稱之為傳導(dǎo)干擾；而諧波和寄生振蕩的能量，通過輸入輸出線傳播時，都會在空間產(chǎn)生電場和磁場。這種通過電磁輻射產(chǎn)生的干擾稱為輻射干擾。

4、其他原因

元器件的寄生參數(shù)，開關(guān)電源的原理圖設(shè)計不夠完美，印刷線路板（PCB）走線通常采用手工布 置，具有很大的隨意性，PCB的近場干擾大，并且印刷板上器件的安裝、放置，以及方位的不合理都會造成EMI干擾。這增加了PCB分布參數(shù)的提取和近場干擾估計的難度。

Flyback 架構(gòu)noise 在頻譜上的反應(yīng)

0.15 MHz處產(chǎn)生的振蕩是開關(guān)頻率的3次諧波引起的干擾。

0.2 MHz處產(chǎn)生的振蕩是開關(guān)頻率的4次諧波和Mosfet 振蕩2（190.5KHz）基波的迭加，引起的干擾;所以這部分較強(qiáng)。

0.25 MHz處產(chǎn)生的振蕩是開關(guān)頻率的5次諧波引起的干擾;

0.35 MHz處產(chǎn)生的振蕩是開關(guān)頻率的7次諧波引起的干擾;

0.39 MHz處產(chǎn)生的振蕩是開關(guān)頻率的8次諧波和Mosfet 振蕩2（190.5KHz）基波的迭加引起的干擾;

1.31MHz處產(chǎn)生的振蕩是Diode 振蕩1（1.31MHz）的基波引起的干擾;

3.3 MHz處產(chǎn)生的振蕩是Mosfet 振蕩1（3.3MHz）的基波引起的干擾;

開關(guān)管、整流二極管的振蕩會產(chǎn)生較強(qiáng)的干擾

設(shè)計開關(guān)電源時防止EMI的措施:

1.把噪音電路節(jié)點(diǎn)的PCB銅箔面積最大限度地減小;如開關(guān)管的漏極、集電極，初次級繞組的節(jié)點(diǎn)，等。

開關(guān)電源EMC產(chǎn)生機(jī)理及其對策

2.使輸入和輸出端遠(yuǎn)離噪音元件，如變壓器線包，變壓器磁芯，開關(guān)管的散熱片，等等。

3.使噪音元件（如未遮蔽的變壓器線包，未遮蔽的變壓器磁芯，和開關(guān)管，等等）遠(yuǎn)離外殼邊緣，因?yàn)樵谡２僮飨峦鈿み吘壓芸赡芸拷饷娴慕拥鼐€。

4.如果變壓器沒有使用電場屏蔽，要保持屏蔽體和散熱片遠(yuǎn)離變壓器。

5.盡量減小以下電流環(huán)的面積：次級（輸出）整流器，初級開關(guān)功率器件，柵極（基極）驅(qū)動線路，輔助整流器。

6.不要將門極（基極）的驅(qū)動返饋環(huán)路和初級開關(guān)電路或輔助整流電路混在一起。

7.調(diào)整優(yōu)化阻尼電阻值，使它在開關(guān)的死區(qū)時間里不產(chǎn)生振鈴響聲。

8.防止EMI濾波電感飽和。

9.使拐彎節(jié)點(diǎn)和 次級電路的元件遠(yuǎn)離初級電路的屏蔽體或者開關(guān)管的散熱片。

10.保持初級電路的擺動的節(jié)點(diǎn)和元件本體遠(yuǎn)離屏蔽或者散熱片。

11.使高頻輸入的EMI濾波器靠近輸入電纜或者連接器端。

12.保持高頻輸出的EMI濾波器靠近輸出電線端子。

13.使EMI濾波器對面的PCB板的銅箔和元件本體之間保持一定距離。

14.在輔助線圈的整流器的線路上放一些電阻。

15.在磁棒線圈上并聯(lián)阻尼電阻。

16.在輸出RF濾波器兩端并聯(lián)阻尼電阻。

17.在PCB設(shè)計時允許放1nF/ 500 V陶瓷電容器或者還可以是一串電阻，跨接在變壓器的初級的靜端和輔助繞組之間。

18.保持EMI濾波器遠(yuǎn)離功率變壓器;尤其是避免定位在繞包的端部。

19.在PCB面積足夠的情況下, 可在PCB上留下放屏蔽繞組用的腳位和放RC阻尼器的位置，RC阻尼器可跨接在屏蔽繞組兩端。

20.空間允許的話在開關(guān)功率場效應(yīng)管的漏極和門極之間放一個小徑向引線電容器（米勒電容，10皮法/ 1千伏電容）。

開關(guān)電源EMC產(chǎn)生機(jī)理及其對策

21.空間允許的話放一個小的RC阻尼器在直流輸出端。

22.不要把AC插座與初級開關(guān)管的散熱片靠在一起。

開關(guān)電源EMI的特點(diǎn)

作為工作于開關(guān)狀態(tài)的能量轉(zhuǎn)換裝置，開關(guān)電源的電壓、電流變化率很高，產(chǎn)生的干擾強(qiáng)度較大；干擾源主要集中在功率開關(guān)期間以及與之相連的散熱器和高平變壓器，相對于數(shù)字電路干擾源的位置較為清楚；開關(guān)頻率不高（從幾十千赫和數(shù)兆赫茲），主要的干擾形式是傳導(dǎo)干擾和近場干擾；而印刷線路板(PCB)走線通常采用手工布線，具有更大的隨意性，這增加了PCB分布參數(shù)的提取和近場干擾估計的難度。

1MHZ以內(nèi)----以差模干擾為主,增大X電容就可解決

1MHZ---5MHZ---差模共模混合,采用輸入端并一系列X電容來濾除差摸干擾并分析出是哪種干擾超標(biāo)并解決;

5M---以上以共摸干擾為主,采用抑制共摸的方法.對于外殼接地的,在地線上用一個磁環(huán)繞2圈會對10MHZ以上干擾有較大的衰減(diudiu2006);對于25--30MHZ不過可以采用加大對地Y電容、在變壓器外面包銅皮、改變PCB LAYOUT、輸出線前面接一個雙線并繞的小磁環(huán),最少繞10圈、在輸出整流管兩端并RC濾波器.30---50MHZ

普遍是MOS管高速開通關(guān)斷引起,可以用增大MOS驅(qū)動電阻,RCD緩沖電路采用1N4007慢管,VCC供電電壓用1N4007慢管來解決.100---200MHZ 普遍是輸出整流管反向恢復(fù)電流引起,可以在整流管上串磁珠

100MHz-200MHz之間大部分出于PFC MOSFET及PFC 二極管,現(xiàn)在MOSFET及PFC二極管串磁珠有效果,水平方向基本可以解決問題,但垂直方向就很無奈了

開關(guān)電源的輻射一般只會影響到100M 以下的頻段.也可以在MOS,二極管上加相應(yīng)吸收回路,但效率會有所降低。

1MHZ 以內(nèi)----以差模干擾為主

1.增大X 電容量；

2.添加差模電感；

3.小功率電源可采用PI 型濾波器處理(建議靠近變壓器的電解電容可選用較大些)。

1MHZ---5MHZ---差模共模混合，采用輸入端并聯(lián)一系列X 電容來濾除差摸干擾并分析出是哪種干擾超標(biāo)并以解決，開關(guān)電源EMC產(chǎn)生機(jī)理及其對策

1.對于差模干擾超標(biāo)可調(diào)整X 電容量,添加差模電感器，調(diào)差模電感量;

2.對于共模干擾超標(biāo)可添加共模電感,選用合理的電感量來抑制；

3.也可改變整流二極管特性來處理一對快速二極管如FR107 一對普通整流二極管1N4007。

5M---以上以共摸干擾為主，采用抑制共摸的方法。

對于外殼接地的，在地線上用一個磁環(huán)串繞2-3 圈會對10MHZ 以上干擾有較大的衰減作用;可選擇緊貼變壓器的鐵芯粘銅箔, 銅箔閉環(huán).處理后端輸出整流管的吸收電路和初級大電路并聯(lián)電容的大小。

對于20--30MHZ，1.對于一類產(chǎn)品可以采用調(diào)整對地Y2 電容量或改變Y2 電容位置；

2.調(diào)整一二次側(cè)間的Y1 電容位置及參數(shù)值；

3.在變壓器外面包銅箔；變壓器最里層加屏蔽層；調(diào)整變壓器的各繞組的排布。

4.改變PCB LAYOUT；

5.輸出線前面接一個雙線并繞的小共模電感；

6.在輸出整流管兩端并聯(lián)RC 濾波器且調(diào)整合理的參數(shù)；

7.在變壓器與MOSFET 之間加BEAD CORE；

8.在變壓器的輸入電壓腳加一個小電容。

9.可以用增大MOS 驅(qū)動電阻.30---50MHZ 普遍是MOS 管高速開通關(guān)斷引起，1.可以用增大MOS 驅(qū)動電阻；

2.RCD 緩沖電路采用1N4007 慢管；

3.VCC 供電電壓用1N4007 慢管來解決；

4.或者輸出線前端串接一個雙線并繞的小共模電感；

5.在MOSFET 的D-S 腳并聯(lián)一個小吸收電路；

開關(guān)電源EMC產(chǎn)生機(jī)理及其對策

6.在變壓器與MOSFET 之間加BEAD CORE；

7.在變壓器的輸入電壓腳加一個小電容；

8.PCB 心LAYOUT 時大電解電容，變壓器，MOS 構(gòu)成的電路環(huán)盡可能的小；

9.變壓器，輸出二極管，輸出平波電解電容構(gòu)成的電路環(huán)盡可能的小。

50---100MHZ 普遍是輸出整流管反向恢復(fù)電流引起，1.可以在整流管上串磁珠；

2.調(diào)整輸出整流管的吸收電路參數(shù)；

3.可改變一二次側(cè)跨接Y電容支路的阻抗,如PIN腳處加BEAD CORE或串接適當(dāng)?shù)碾娮瑁?/p>

4.也可改變MOSFET，輸出整流二極管的本體向空間的輻射（如鐵夾卡MOSFET;鐵夾卡DIODE，改變散熱器的接地點(diǎn)）。

5.增加屏蔽銅箔抑制向空間輻射.200MHZ 以上 開關(guān)電源已基本輻射量很小，一般可過EMI 標(biāo)準(zhǔn)。

第五篇：通信開關(guān)電源的EMI／EMC設(shè)計

通信開關(guān)電源的EMI／EMC設(shè)計 引言

通信開關(guān)電源一般都采用脈沖寬度調(diào)制(PWM)技術(shù)，其特點(diǎn)是頻率高、效率高、功率密度高、可靠性高，另外還有體積小、重量輕、具有遠(yuǎn)程監(jiān)控等優(yōu)點(diǎn)，因此被廣泛地應(yīng)用于程控交換、光數(shù)據(jù)傳輸、無線基站、有線電視系統(tǒng)及IP網(wǎng)絡(luò)中，是信息技術(shù)設(shè)備正常工作的核心動力。然而，由于其開關(guān)器件工作在高頻通斷狀態(tài)，高頻的快速瞬變過程本身就是電磁干擾(EMD)源，他產(chǎn)生的電磁干擾EMI信號有很寬的頻率范圍，又有一定的幅度，經(jīng)傳導(dǎo)和輻射會污染電磁環(huán)境，對通信設(shè)備和電子產(chǎn)品造成干擾。同時，通信開關(guān)電源要有很強(qiáng)的抗電磁干擾的能力，特別是對雷擊、浪涌、電網(wǎng)電壓、電場、磁場、電磁波、靜電放電、脈沖串、電壓跌落、射頻電磁場傳導(dǎo)抗擾性、輻射抗擾性、傳導(dǎo)發(fā)射、輻射發(fā)射等項(xiàng)目需要滿足有關(guān)EMC標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定。開關(guān)電源引起電磁兼容性的原因

通信開關(guān)電源因工作在高電壓大電流的開關(guān)工作狀態(tài)下，其引起電磁兼容性問題的原因是相當(dāng)復(fù)雜的。按耦合通路來分，可分為傳導(dǎo)干擾和輻射干擾兩種；按照干擾信號對于電路作用的形態(tài)不同，可將電源系統(tǒng)內(nèi)的干擾分為共模干擾和差模干擾兩種。通常，線路電源線上的任何傳導(dǎo)干擾信號，都

可表示成共模和差模干擾兩種方式。

在開關(guān)電源中，主功率開關(guān)管在高電壓、大電流或以高頻開關(guān)方式工作下，開關(guān)電壓及開關(guān)電流的波形在阻性負(fù)載時近似為方波，其中含有豐富的高次諧波分量。由于電壓差可以產(chǎn)生電場、電流的流動可以產(chǎn)生磁場，以及豐富的諧波電壓電流的高頻部分在設(shè)備內(nèi)部產(chǎn)生電磁場，從而造成設(shè)備內(nèi)部工作的不穩(wěn)定，使設(shè)備的性能降低。同時，由于電源變壓器的漏電感及分布電容，以及主功率開關(guān)器件的工作狀態(tài)非理想，在高頻開或關(guān)時，常常產(chǎn)生高頻高壓的尖峰諧波振蕩，該諧波振蕩產(chǎn)生的高次諧波，通過開關(guān)管與散熱器問的分布電容傳人內(nèi)部電路或通過散熱器及變壓器向空間輻射。

如圖1所示，電網(wǎng)中含有的共模和差模噪聲對開關(guān)電源產(chǎn)生干擾，開關(guān)電源在受到電磁干擾的同時也對電網(wǎng)其他設(shè)備以及負(fù)載產(chǎn)生電磁干擾，例如返回噪聲、輸出噪聲和輻射干擾等。進(jìn)行開關(guān)電源EMI／EMC設(shè)計時，一方面要防止開關(guān)電源對電網(wǎng)和附近的電子設(shè)備產(chǎn)生干擾；另一方面要加強(qiáng)開關(guān)電源本身對電磁干擾環(huán)境的適應(yīng)能力。下面用等效電路分別介紹共模和差模干擾產(chǎn)生的原因及路徑。

如圖2所示，當(dāng)開關(guān)管轉(zhuǎn)為“關(guān)”時，集電極與發(fā)射極間的電壓快速上升達(dá)500 V，他產(chǎn)生的電流經(jīng)集電極與地之間的分布電容返回整流橋，這個按開關(guān)頻率工作的脈沖串電流是共模噪聲。這個電壓會引起共模電流Icm2向CP2充電和共模電流Icm1向CP1充電，其中CP1為變壓器初、次級之間的分布電容，CP2為開關(guān)電源與散熱器之間的分布電容(即開關(guān)管集電極與地之間的分布電容)。則線路中共模電流總大小為Icm1+Icm2。如圖3所示，當(dāng)開關(guān)管轉(zhuǎn)為“開”時，儲能電容Cs的能量由AC電網(wǎng)和整流橋提供，他被開關(guān)管變換器的快速開關(guān)頻率所變換，并通過變壓器形成脈沖電流IL，他具有非常豐富的開關(guān)頻率諧波。儲能電容不是一個純電容，他有串聯(lián)電阻和電感。當(dāng)整流橋處開關(guān)管“開”時，在AC電網(wǎng)端，IL會產(chǎn)生一個由電容的L，R，C所呈現(xiàn)的阻抗電壓，這就是開關(guān)電源產(chǎn)生差模發(fā)射源的原理。差模電流Idm和信號電流IL沿著導(dǎo)線、變壓器初級、開關(guān)管組成的回路流通。開關(guān)電源的電磁兼容性設(shè)計

電磁兼容性(Electromagnetic Compatibility，EMC)是指在有限的空間、時間和頻譜范圍內(nèi)，各種電氣設(shè)備共存而不引起性能的下降。形成電磁干擾的三要素是干擾源、傳播途徑和受擾設(shè)備，因而，抑制電磁干擾也應(yīng)該從這3個方面著手。首先應(yīng)該抑制干擾源，直接消除干擾原因；其次是消除干擾源和受擾設(shè)備之間的耦合和輻射，切斷電磁干擾的傳播途徑；第三是提高受擾設(shè)備的抗擾能力，降低其對噪聲的敏感度。目前抑制開關(guān)電源EMI的幾種措施基本上都是用切斷電磁干擾源和受擾設(shè)備之間的耦合通道，常用的方法是屏蔽和濾波，他們的確是行之有效的辦法。

3.1 無源補(bǔ)償濾波技術(shù)

濾波是抑制傳導(dǎo)干擾的一種很好的辦法。在電源輸入端接上濾波器，即可以抑制開關(guān)電源產(chǎn)生并向電網(wǎng)反饋的干擾，也可以抑制來自電網(wǎng)的噪聲對電源本身的侵害。開關(guān)電源的工作頻率一般在10～130 kHz，對開關(guān)電源產(chǎn)生的高頻段EMI信號，只要選擇相應(yīng)的去耦電路或網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)較為簡單的EMI濾波器，就能達(dá)到理想的濾波效果。干擾抑制電路如圖4所示，CX1和CX2叫做差模電容，L1叫做共模電感，CY1和CY2叫做共模電容。電阻R用于消除可能在濾波器中出現(xiàn)的靜電積累。IEC-380安全技術(shù)條件標(biāo)準(zhǔn)的8.8部分指出，若CX>0.1 μF則R=t／2.2C(t=1 s，C=2CX μF)。由這些集中參數(shù)元件構(gòu)成無源低通網(wǎng)絡(luò)，抑制開關(guān)電源產(chǎn)生的向電網(wǎng)反饋的傳導(dǎo)干擾，同時抑制來自電網(wǎng)的噪聲對開關(guān)電源本身的侵害，為了使通過濾波電容C流入地的漏電流維持在安全范圍內(nèi)，CX=0.1～0.2 μF，CY的值一般適合取在0.1～0.33μF之間，不宜過大，相應(yīng)的扼流線圈L應(yīng)選大些，一般適合取在0.5μH～8 mH之間，這樣既符合安全要求，又能抑制電磁干擾。

共模電感L1是在同一個磁環(huán)上由繞向相反、匝數(shù)相同的兩個繞組構(gòu)成。使濾波器接入電路后，兩只線圈內(nèi)電流產(chǎn)生的磁通在磁環(huán)內(nèi)相互抵消，不會使磁環(huán)達(dá)到磁飽和狀態(tài)，從而使兩只線圈的電感值保持不變。通常使用環(huán)形磁芯，漏磁小，效率高。但是繞線困難，如磁環(huán)的材料不可能做到絕對均勻，兩個線圈的繞制也不可能完全對稱等，使得兩個繞組的電感量是不相等的，于是，形成差模電感。所以，一般電路中不必再設(shè)置獨(dú)立的差模電感了。共模電感的差值電感與電容CX1及CX2構(gòu)成了一個Ⅱ型濾波器。這種濾波器對差模干擾有較好的衰減。除了共模電感以外，圖4中的電容CY1及CY2也是用來濾除共模干擾的。共模濾波的衰減在低頻時主要由電感器起作用，而在高頻時大部分由電容CY1及CY2起作用。電容CY的選擇要根據(jù)實(shí)際情況來定，由于電容CY接于電源線和地線之間，承受的電壓比較高，所以，需要有高耐壓、低漏電流特性。

使用LC濾波電路，可根據(jù)公式計算電路的諧振頻率，調(diào)整電感、電容，使諧振頻率與干擾頻率相近或接近干擾頻率的中心頻率。對頻率很高的電磁干擾，可以使用三端電容或穿心電容進(jìn)行濾波。

3.2 屏蔽技術(shù)

屏蔽是抑制開關(guān)電源輻射干擾的有效方法。一般分為兩類：一類是靜電屏蔽，主要用于防止靜電場和恒定磁場的影響；另一類是電磁屏蔽，主要用于防止交變電場，交變磁場以及交變電磁場的影響。可以用導(dǎo)電性能良好的材料對電場進(jìn)行屏蔽，用磁導(dǎo)率高的材料對磁場進(jìn)行屏蔽。實(shí)際應(yīng)用中，主要是應(yīng)用于隔離變壓器。變壓器繞組間的交叉耦合電容為共模噪聲流過整個系統(tǒng)提供了通路。這一交叉耦合電容可以在變壓器結(jié)構(gòu)中采用法拉第屏蔽(Faraday shield)來減小。法拉第屏蔽簡單來說就是用銅箔或鋁箔包繞在原方和副方繞組之間形成一個靜電屏蔽層隔離區(qū)并接地，以減小交叉耦合電容。

圖5為變壓器原邊繞組和副邊繞組。其中N1A，N1B是原邊繞組，分兩次繞；N2A，N2B是副邊繞組；N3，N4分別是輔助繞組；SCREEN為銅箔屏蔽。安規(guī)上一般要求散熱器接地，那么開關(guān)管漏極與散熱器之間的寄生電容就為共模噪聲提供了通路，可以在漏極和散熱器之間加一銅箔或鋁箔并接地以減小此寄生電容。采用磁屏蔽效果比較好的鐵氧體磁芯如PQ型或者P型來制作變壓器可以很大程度上減小變壓器漏磁從而減小原副方繞組漏感，有效抑制了EMI的傳播。

結(jié) 語

隨著開關(guān)電源不斷向高頻化發(fā)展，其抗干擾問題顯得越發(fā)重要。在開發(fā)和設(shè)計開關(guān)電源中，如何有效抑制開關(guān)電源的電磁干擾，同時提高開關(guān)電源本身對電磁干擾的抗干擾能力是一個重要課題。幾種抗干擾措施既相互獨(dú)立又相互聯(lián)系，必須同時采用多種措施才能達(dá)到良好的抗干擾效果。