开关电源电磁兼容对策.docx

开关电源电磁兼容对策1、 开关电源产生电磁骚扰的原理开关电源的谐波电平在低频段(频率范围0.15〜30MHz)表现在电源线上 时，称之为传导干扰要抑制传导干扰相对比较容易，只要使用适当的EMI滤 波器，就能将其在电源线上的EMI信号电平抑制在相关标准规定的限值内几乎所有设备的传导干扰都包含共模噪音和差模噪音，开关电源也不例 外共模干扰是由于载流导体与大地乞间的电位差产生的，其特点是两条线上的 杂讯电压是同电位同向的；而差模干扰则是由于载流导体Z间的电位差产生的， 其特点是两条线上的杂讯电压是同电位反向的1) 、整流器整流过程产生的高次谐波会沿着电源线产生传导和辐射骚扰;(2) 、开关管由导通切换为关断状态时，脉冲变压器分布电感储存的能量, 将与C1产生振荡，导致开关管C,E ZI'hJ的电压迅速丄升达500V左右，形成浪涌电 压.并产生按开关频率工作的脉冲审电流，经集电极和散热器么间的分布电容Ci及 变压器初,次级之间的分布电容Cd返回AC线，形成共模骚扰电流(3) 、开关管由关断切换为导通状态吋,C1通过开关管放电形成浪涌电流 产生差模骚扰.(4) 、V6会产生反向浪涌电流由于直流输出线路中的分布电感、分布电 容，浪涌将引起高频衰减振荡，这是一种差模骚扰；(5) 、开关管的负载是感性负载，开关管断开时产生的浪涌电用，还可能 击穿开关管。

2、 骚扰抑制措施干扰的三要素是干扰源、干扰的藕合通道和接收器从技术来说，主要是 如何运用滤波、接地和屏蔽三大技术1) 减少开关管集电极和散热片之间的耦合电容Co可以选用低介电常数 的材料作绝缘垫，加厚垫片的厚度也可以用静电屏蔽的方法例如，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, 并接在输入直流高压地上，散热片仍接机壳地，这层静电屏蔽层将大大减小集电 极和散热片之间的电场耦合2) 电源线输入端插入共模和差模滤波器，防止开关电源的共模和差模骚 扰电流传导到电源线中，影响电网中其他用电设备，同时也可抑制来自电网的骚 扰3) 在直流电源输出端加接抗共模骚扰滤波器，例如用铁氧体磁环做成的 共模扼流圈，电感量1〜3mH即可满足要求如输出电路的滤波电容器不能充分 抑制差模骚扰，可再加一电感一电容组成的「型低通滤波器4) 脉冲变压器一次侧和二次侧间加静电屏蔽层，屏蔽层应尽量靠近开关 管的发射极，接OV地，可以大大减小一次、二次侧间的耦合电容Cd5) 在开关管两端加RC吸收电路，吸收浪涌电压6) 在输出端的整流二极管两端加RC吸收电路，抑制反向浪涌，也可在整 流二极管支路中串接带可饱和磁芯的线圈。

可饱和磁芯线圈在通过正常电流吋磁 芯饱和，电感量很小，不会影响电路止常工作，一旦电流要反向流过时磁性线圈 将产生很大的反电势，阻止反向电流的上升，因此将它与整流二极管申联吋就能 有效地阻止反向浪涌7) 采用屏蔽措施为了防止脉冲变压器的磁场漏汕，可利用闭合磁环形 成磁屏蔽整个开关电源可用金属壳屏蔽起来，引入线处使用穿心电容，接缝处 焊接，或用螺丝固定，注意螺丝间距要短8) 印制板布线吋注意尽量减小高频环路的面积，缩短高频信号线1) 交流滤波器距离输入端整流器太远，连接线上的噪声会产生辐射2) 整流器和电解电容距离太远，环路较大，易接收噪声3) 电解电容，开关管和脉冲变压器的环路太大，高频辐射较强9) 在布线时应作以下改进：1) 不要把开关电源的输入交流电源线和输出直流电源线靠在一-起，更不 能捆扎在起2) D输出直流电源线最好用双绞线，至少应紧靠在一•起走线3) 开关电源的输人输出电源线应尽可能远离电路中的信号线3、 开关电源EMC常见问题的解决方法参考下面这个EMC测试的图表(0.15MHz〜30MHz)上面的曲线是准峰值, 下面虚线平均值曲线，一般要求EMC测试的实际的曲线都要低于相关曲线6dB 左右。

(zvimp)①pnMdEV807060504030TOPSwitch-ll (no jitter)・ VFG243B (QP) -VF646B (AV)200153010(1) 、在0.15MHz〜1MHz之间如果出现超标，一般是由于共模干扰和差模干扰 共同作用而引起的，解决方法是采用增大X电容的容量或者增大线滤波器的感 量予以消除具体参考值与电源的输入输出功率成正比的关系2) 、在1MHz〜10MHz之间如果出现超标，一般是由于共模干扰而引起的，解 决方法是采用增大Y电容的容量通常使用Y电容的容量为2200PF,如果有必 要可以适当的加大，需要注意的是Y电容的容量不可过大，太大会导致漏电流 的增加带来的危险3) 、在10MHz〜30MHz之间如果出现超标，一般也是由于共模干扰而引起的, 解决方法是采用增加共模扼流圈感量一般在10UH〜50UH之间或者将输出导 线穿过铁氧体磁珠并缠绕几圈需要注意的是在此范围内的曲线应该呈现下降的 趋势，否则辐射测试将有可能不会通过4) 几种实际使用的电源EMI滤波器的网络结构如下图所示基本电灣EMI St波髓(b)差模増强棗电檬EMI9)高韻增强型直潦011.'IMS 紀備■ HMKitKa) 放电电阻的取值在允许的情况下，电阻取值要求越小越好，需要考虑以下情况：第一，电阻要求采用二级降额使用，保证可靠性。

降额系数为0.75 V, 0.6 Wo 根据欧姆定律可求出n> (0.75Ve) 2 / (0.6 Pc)第二，经过雷击浪涌后有残压，其瞬时值-•般在1000 V取值；其瞬时功率值 不能超过额定功率值的4倍，也可求出R>(Vcy)2/ (4Pe)o两者综合考虑取R值，-般情况下，电阻R的取值为75-200 K之间功率 为2-3W的金展膜电阻b) Cx电容的取值在允许的情况下，容量要求越大越好，其值很难确切地估算出来，一般情况 下，要求取值在1 一5uf之间(对每个电容)电容的耐压值必须经过雷击浪 涌后取值，有残压，其瞬吋值一般在1000V / s吋不损坏，按二级降额的原 则选取，取值在275 V,频率特性与电容的取值有关，取值越小，频率特性 越好c) G电容的取值在允许的情况下，容量要求越大越好，其值很难确切地估算出来，但是不能 太大，太大则漏电流较大，一般情况下，要求取值在2 200-4 700 pf之间(対 每个电容)屯容的耐圧值必须经过雷击浪涌后取值，有残床，其瞬时值一般 在1000V / S时不损坏，按二级降额的原则选取，取值275 V,频率特性与电 容的取值有关，取值越小，频率特性越好。

G电容和Cy电容，■-般都是通过较小的电容并联来满足容量的要求，这样滤波器的高频特性好d) 电感的取值材料的选取原则——从以下几个方面考虑：第一，磁芯材料的频率范围要宽, 要保证最高频率在1GHz,即在很宽的频率范围内有比较稳定的磁导率第 二，磁导率高，但是在实际中很难满足这一•要求，所以，磁导率往往是分段 考虑的磁芯材料一•般是铁氧体电感量的估算——考虑阻抗和频率共模扼流圈取值1.5—5 mH,差模扼流 圈取值为10-50uHo4、 元件布局以及PCB布线(1) 、高频的开关元件如开关管、吸收尖锋脉冲的RC元件以及次级的整流二极 管都应该靠近高频变压器，走线尽量短2) 、输入的电源线在外壳内走线长度要尽量短3) 、EMI滤波元件与整流管以及与滤波电容要相互靠近以减少干扰4) 、走线不要出现锐角或突然拐角，最好采用圆弧过渡走线宽度不要突变, 尽量保持等宽5) 、去藕电容应该尽量靠近IC,滤波电容引脚处应开缩口或切槽，使电流尽 量流过电容的引脚6) 、电源线、地线在保证安全距离的情况下尽量靠近以减小冋路面积，布板时 先将高速信号线以及重要的时钟线先走完，然后走电源线、地线，再布低速或次 要的信号线，再进行铺地。

一般走线而积：地线〉电源线＞信号线5、 其他解决方法(1) 、高频变床器应打底，所谓打底就是在绕变压器初级之前用线径比较细的漆 包线绕满底层，起绕线头一般缠在初级整流输出的高圧地的引脚上2) 、高频变压器初级、次级以及反馈绕制完毕后再用铜箔缠绕一圈后，将接头 处焊接并用漆包线焊接到初级整流输出的高压地的引脚上3) 、开关管通常用铜箔包裹并焊引脚至初级整流输出的高压地的引脚4) 、开关管与散热片增加绝缘垫片，同吋散热片也要接高压地5) 、次级整流管以及初级吸收变用器尖锋脉冲的快恢复二极管管脚穿小磁珠。