开关电源的电磁干扰防制技术——传导篇

1 前言

电源产品在做验证时，经常会遭遇到电磁干扰(EMI)的问题，有时处理起来需花费非常多的时间，许多工程师在对策电磁干扰时也是经验重于理论，知道哪个频段要对策那些组件，但对于理论上的分析却很欠缺。笔者从事开关电源设计多年，希望能藉由之前对策的经验与相关理论基础做个整理，让目前正从事或未来想从事开关电源设计的人员对电磁干扰防制技术能有初步的认识。

开关电源的电磁干扰测试可分为传导测试与辐射测试，一般开关电源的传导测试频段是指150K~30MHz之间，而辐射干扰的频段是指30M~300MHz，300MHz之后的频段一般皆不是电源所产生，因此大都可以给予忽略。

下面内容章节包括开关电源的传导测试法规，测试与量测方式，基本概念，抑制传导干扰的滤波器设计，布线与变压器设计等章节。

2 传导测试的法规

传导的法规因产品别的不同，其所适用之条文亦不同，一般是使用欧洲的EN-55022或是美国的FCC part15来定义其限制线，又可以区分为CLASS A与CLASS B两种标准，CLASS A为产品在商业与工业区域使用，CLASS B为产品在住宅及家庭区域使用，笔者所设计的产品为3C的家用电源，传导测试频段为150K~30MHz，在产品测试前请先确认申请的安规为何，不同的安规与等级会有不同的标准线。

图1举例为EN-55022CLASS B的限制线图，红色线为准峰值（QP, Quasi-peak）的限制线，粉红色为平均值（AV, Average）的限制线，传导测试最终的目地，就是测试的机台可以完全的低于其限制线，不论是QP值或AV值；一般在申请安规时，虽然只有在限制线下方即可申请，但多数都会做到低于2dB的误差以预防测试场地不同所导致的差异，而客户端有时会要求必需低于4~6dB来预防产品大量生产后所产生的误差。

图1

图2

图2为一量测后的例子，一般量测时都会先用峰值量测，因峰值量测是最简单且快速的方法，量测仪器以9KHz为一单位，在150K~30MHz之间用保持最大值(maximum hold)的方式来得到传导的峰值读值，用此来确认电源的最大峰值然后再依此去抓最高峰值的实际QP，AV值来减少扫描时间，图2的蓝色曲线为准峰值的峰值量测结果，一般在峰值量测完后会再对较高的6个频率点做准峰值(QP)与平均值(AV)的量测，就如同图2所标示。

峰值与准峰值的差别在于：峰值量测是不论时常出现或是偶尔出现的信号皆被以最大值的方式置在接收器的读值中，而准峰值量测是指在一时间内取数次此频段的脉冲信号，若某频率的信号在一段时间内重复出现率较高，才会得到较高之量测值；平均值则是对此频段的振幅取平均值，典型的频谱分析仪可将带宽设定在30Hz左右来得到最真实的平均信号。

QP与AV相较于峰值，其侦测值必然较低，若一开始的峰值量测已有足够的余度则不用再做单点的QP和AV量测。

现在的IC为了EMI传导的防制，在操作频率上都会做抖频的功能，像是IC主频为65KHz，但在操作时会以65KHz正负6K做变化，藉此来将差模倍频的信号打散，不会集中在单一

根频率上，如果没有抖频功能，差模干扰在主频的倍频时会呈现单根很扎实的QP与AV，如同图2的157KHz，仪器看到的峰值满高的，但读起来还仍有9dB以上的余度。

3 传导的测试与量测方式

图3为测试传导的参考图示，此为通嘉内部的传导设备图示，待测物接仿真负载后放于桌

面上，经由一输入线材(AC cable)连接LISN(线性阻抗稳定网络)与待测物，再将LISN的信号接至接收器，输入线材不得与地面接触，而待测物的负载需与待测物距离10公分，若周边需接电源时，其电源需接独立电源，不得与待测物使用相同电源，若电源为2PIN输入，则输出负载需接地以仿真系统下地。

LISN(线性阻抗稳定网络)内部线路如图4所示，输入电源来源由左边进入LISN后，经由LF 与CF来滤除电源的低频噪声，并由耦合电容CC与侦测电阻RSL/RSN来取得高频信号Vsn，再将此信号经接受器或频谱分析仪来得到其振幅的大小(dBuV)。

图3

图4

请记得输入线材不得与地面接触，笔者曾有过输入线材与地面接触与否，读值差了10dB左右的经验；另外，周边仪器的电源需使用干净且与主电源隔离的电源，否则很容易因共地而产生共模干扰，许多测试场地会直接拿一个延长线去使用外接电源给予周边，但此种方式仍有可能因共地而被干扰，若能使其接至另一个LISN是个较好的方式，因LISN内有LF与CF可作信号隔离。

4 对策EMI传导的基本概念

4.1 差模(Differential mode)信号与共模(Common mode)信号

传导量测接法如图5、图6所示，是由接收器量测L/N/GND之间的频率与振幅大小而成，而信号存在于L与N之间的叫差模信号，如图5所示；而信号存在于L与FG或N与FG 之间的叫共模信号，如图6所示，也可以说与FG形成回路的就叫共模信号。

一般电源的输入来源皆是取自L与N，因此在电源的电磁干扰设计中，差模成份的抑制极为重要，尤其是前频段150K~1MHz大多是由开关电源的主频与倍频出来的差模干扰。

图5

图6

图7为一未对策前的传导测试结果，前端为IC的操作频率所引起的倍频差模干扰加上本体的共模干扰所形成，由图形可看出每根峰值之间的频率为100KHz，可判断此IC的操作频率为100KHz，而测量的读值是呈现由IC 100KHz的倍频做线性衰减，因此每100KHz就有一根因IC操作频率所造成的差模干扰信号，也可以说在前频段时，共模信号呈线性平面下降，而差模信号则迭加在共模的上方。

图7

图8为相同的机台在对策后测试结果，在对策后最差都还有6dB以上的余度，已可符合多数的客户要求。

一般在测试时，必需测试L与N两项，一般L与N的读值不会差异太大，若差异很大一般都是某项的共模能量较强所致。

测试的输入电压则是看申请的安规来决定，一般是用110V与230V来做高低压量测；另外，产品在确认传导测试时皆需要做长时间的烧机，有时会因烧机后磁性组件过热导致感量异常而让EMI变差。

图8

4.2 电磁干扰，电场干扰与磁场干扰

电磁干扰(EMI, Electrical Magnetic Interference)可分为电场干扰与磁场干扰两种，电场与磁场是两种不同的性质，但两者之间的能量是会互相影响的，随时间变化的电场会产生磁场，而随时间变化的磁场也会产生电场，这些不断同相振荡的电场和磁场共同的形成了电磁干扰(电磁波)。

一般对于电场，我们可以用下面的电荷公式与电容公式来作解释，

简单来说，任何的导体在电场下都可等效成一个带电的电容，其容值随着与周边另一个导体之间的距离／表面积／介质不同而有差异；如图9为两导体之间的电容图示，绿色导体与蓝色导体所等效的电容如图10所示，根据电容公式，容值会因两导体之间的距离愈远而变小，也会因两导体之间的截面积愈大而增大，而两导体之间的介质(介电系数)也会影响容值的大小。

图9

图10

当电容二端的电位在时间之内存在一电压差时，则会根据电荷公式(电压／时间的变化，如图12)而产生一电流，如图11红色箭头所示，而任何产生的电流必需经由另一路径回到自己出发时的位置而形成一电流回路，如棕色虚线箭头所示，此因电压变动造成的电流回路就会引起电场干扰。

图11

图12

因此，改善电场干扰的方式，就是减少其回路电流的方法，根据上面两个公式，我们可以藉由将耦合电容减小，像是减少两个导体之间接触的面积／增加其距离／变更中间的介质等方式来减少电容效应，或是减小电压差或时间变化率来减少电场感应。

而对于磁场，我们可用安培右手／法拉第定律()来解释，当导体有电流流过时，在其周围就会依安培右手定律产生磁力线，如图13所示，因电流不可能单独存在，电流一定存在于回路之中，凡是电流流过的路径都会产生磁力线，而在一般的PCB板设计中(如图14所示)，当电容形成一个电流回路时就会产生如虚线的磁力线，而磁力线经过的导体会因此产生感应电势，此即为磁场干扰。

图13

图14

尤其是电流流经的导体在没有闭合回路的铁心时，因磁力线无法经由高导磁材料做回路，磁力线会经由外部空气做回路而让周围产生磁场(漏磁通)，图15所示为一般变压器的磁力线，大多数的磁力线皆会经由高导磁材料(铁心)，但在中间有气隙的地方就会有许多漏磁通产生(如图16虚线所示)，而也有少部份漏磁通会经过与变压器垂直的地方，因此若有组件在变压器的正上方或下方，是很容易被此漏磁通干扰的。

图15

图16

因此，改善磁场干扰的方式，包括两部份，一是减少磁力线的能量，包括改变电流振幅／时间变化率等，另一是减少磁力线的影响，包括缩小电流回路，拉开两者之间的距离，导体面积等方法。

电场耦合效应如图17所示，在PCB板上有两导体时会有一等效电容效应，而当左端的布线有一时变电压产生时，其右边的导体会因电场耦合效应而产生一耦合电流，此耦合电流即是因电场效应所产生的电场干扰。

磁场耦合效应如图18所示，在PCB板上有两导体回路时，当左边的回路有一时变电流产生，其右边的回路也会因磁场耦合效应而产生一耦合电压(感应电势)，此电压即是因磁场效应所产生的磁场干扰。

图17

图18

产生电场干扰的原因，在于带电体的电荷重新分布，因电荷改变后会让电容两端的电压改变而不断的充放电。产生磁场干扰的原因，在于流过导体的电流在不断改变，即电流产生的磁力线会使周围导体感应出电动势，告成磁场干扰。

电场与磁场的干扰起源于快速的能量(电压／电流)变化；而快速的能量变化可分两部份，一是能量本体的频率(变化率)，一是能量本体的振幅(大小)，而对策电磁干扰的方式不外两种，一是对策能量本体，像是抑制此能量的振幅或是改变其变化率，像是缓冲器，导通(截止)速度，更换组件的速度，变压器设计等，另一是截断干扰的耦合路径，将干扰源封闭在电源本体里面，像是用LC滤波器，铜箔，外壳等，不论使用何种方式，目的都是为了达到电磁干扰可以通过法规的需求。

4.3 寄生组件的影响

在实际的电源产品中，到处都充满了寄生组件，包括组件本体的寄生组件与布线组成的寄生成份。当频率到MHz时，nH的电感与pF的电容会对EMI产生非常大的影响。

以一个环形电感来举例，多数的工程师只在意它的Al值，即绕了几圈后可以得到多少的感量，却没有去考虑到他的等效电容(ESC)与等效电阻(ESR)，而在电磁干扰的领域，此等效电容与等效电阻却非常重要；理想的磁性组件，其阻抗应与频率成正比(Xl=2*pi*f*L)，即频率愈高时其阻抗愈高，但在实际应用里，组件的等效电容却会抑制其阻抗特性。

如图19为一电感的阻抗与频率曲线，在频率低于共振点时，其阻抗会因频率上升而增加，但在过了共振点(Fr)后，阻抗却会因频率上升而变小，而无法达到预期的抑制效果。

图19

笔者在对策电磁干扰时将频段分为二部份, 10M以下的频段与10M以上的频段，在10M以下的频段, 其对策与变压器/滤波器/布线/结构等较相关, 而在10M以上的频段, 其对策与变压器/布线/滤波器/缓冲器(Snubber&Bead)/开关组件与速度/屏敝等较相关, 因布线/滤波器/变压器在高低频皆会影响，因此笔者在此先针对布线/滤波器/变压器等(10M以下)先做介绍。

5 布线(Layout)设计概念

由之前的介绍可知，电场干扰与磁场干扰是电磁干扰里最大的干扰源，不但布线的走线会大大的影响电场与磁场的耦合路径，也会因布线的寄生组件而影响电源的特性，因此良好的布线方式是从事电源设计不可缺少的能力之一，不但多数的电性问题皆因不良的布线导致，电磁干扰的好坏也与布线习习相关，不论是传导或辐射。

多数的布线工程师并不知道怎样的走线方式较好，而只认为每个节点都接到即可，愈资深的工程师则愈会对布线有所要求，以作者的经验，60%以上的电性不良皆是因布线所致，而在此将布线的基本概念概述如下：

5.1 安规距离与制程要求

此为最基本要求，任何产品皆需要达到安规规范，而不同的产线也会有不同的制程要求，像是组件本体大小，各组件之间的距离，接点大小，白漆…等，一般此规范会由各家布线工程师管控，因此在这里不做多述。

5.2 电源路径与信号路径需分开

在开关电源设计里，信号可分为大电流与小电流的，以反激式(flyback)架构为例，大电流是由输入电源进来至滤波器，桥式，大电容，变压器，初级侧开关，次级侧二极管，输出电容到输出线材等走大电流的路径称为电源路径(power trace)；而走小电流的路径就称为信号路径(signal trace)，像是IC周边的组件或回授电路。

电压愈大会有较大电场的产生，而电流愈大则会有愈大磁场的产生，而周边组件，特别是良导体愈靠近此电场或磁场就会耦合愈大的能量，因此在做布线安排时，尽量让电源路径与信号路径分开来走，以免信号路径被干扰产生误动作，也避免干扰源藉由其他导体放大其干扰信号，在此将电源路径与信号路径分别说明如下：

5.2.1 电源路径的基本概念

把布线的路径想象成一条水流(即电流)，水流自然会往河流愈宽的地方流(走线愈粗的地方)，而且也自然会往低处流(往目标，即输出端流)，在电源路径上的组件皆应该照顺序流过，否则会大大地衰减其作用。

电容是储存电荷的组件，愈大的电容可储存愈多的电荷，因此在看电源路径时，可视电流由电容正端出发，经由开关组件的回路后再回到电容的负端形成开关回路。

图20为一升压加反激(PFC+Flyback)架构的例子，PFC前端会有一颗小电容，PFC会由此电容形成一导通回路(绿色箭头)经电感，MOSFET，Rsense回小电容，与截止回路(紫色箭头)经电感，二极管，大电容回小电容；即电流由电容的正端出发，经一回路之后再回到电容的负端；同理，Flyback由大电容的正端开始，经变压器，MOSFET，Rsense后再回到大电容负端；输出则由变压器的正端，经输出二极管，输出电容后回到变压器的负端。

图20

因电源路径有很大的电流与电压变动，因此在布线时要注意，流过大电流的回路会产生磁场辐射，因此大电流的走线要尽量短与粗，尤其是次级侧。

高电压开关的走线则要尽量减少其面积以减少电场效应，并尽量减少其相临的导体面积与之间的距离以减少等效电容，图21与22为量测反激式变压器两端的电压波形，由波形可知

在MOSFET的Drain端与Diode的正端有很大的电压变化量，因此在布线时此两点的布线面积要尽可能的小，也尽量远离其他的导体以避免电场效应。

图21

图22

有时因为布线的考虑，无法将回路变的很短，这时我们可以靠高频电容来帮忙，像是在大电解电容同电位上并联一个陶质(高频)电容，因多数的电解电容是低频组件，而并联的高频电容可以提供开关时的高频电流，此电容可放在如图23所示的位置，在PFC端可在二极管后端并一颗小电容且靠近PFC MOSFET的地，缩短PFC截止时的回路，而Flyback端则可以在靠近变压器正与Rsense负端并一颗电容来形成较短的回路；愈短的回路可以减少电场导体与磁场回路的面积来得到更好的EMI效果。

图23

5.2.2 信号路径的基本概念

凡不是电源路径(Power trace)，皆可称为信号路径(Signal trace)，因IC是撷取电源路径里的电压／电流信号来维持系统的稳定，因此在信号路径里最重要的就是从撷取信号源到各IC 脚端时是否干净以利IC运作。

在电磁干扰的领域里，信号路径一般需注意两点，一是辅助绕组(Vcc)回路，一是小信号回路。

辅助绕组回路如图24所示，在此举例的IC为通嘉的6 PIN IC(LD7538)，其辅助绕组回路是由变压器的辅助绕组绕组，二极管，电解电容先形成一开关回路再接至IC，就如同二次侧的切换回路一般，让此开关回路愈短愈好。

IC的供电脚与地脚旁边通常需并联一颗MLCC小电容(0.1uF)，此电容愈近IC愈好，因此电容是高频电容，IC在驱动MOSFET时会由此电容抽能量，且其他噪声在进IC前可先被此电容过滤一次，不论此噪声是经由偏压回路或是地的回路皆有过滤作用。

图24

小信号回路是指IC的各个出脚端，信号愈小的脚位愈容易被干扰，IC在运作时不外乎侦测电压或电流信号，电压信号是由此脚位与地之间形成的电压准位来做判定，而电流信号则是由撷取信号端到IC脚位上的电流大小来决定，因信号愈小愈容易被外来的信号所干扰，尤

其是不到1V的电压信号或是不到1mA的电流信号，所以在布线时要非常小心此小信号的走线。

另外，IC驱动MOSFET的栅极回路里也会回到IC的地而形成一电源回路，因为了减少开关损失，IC流入或流出MOSFET的栅极电流有时会超过1A以上，因此IC的输出至MOSFET的栅极与IC至地的走线也很重要，其回路就如同下图粉红色所示。

在此以反激式架构来做说明，反激式简图如图25所示，MOSFET下方会串联一电阻(Rsense)来做电流侦测，其侦测的信号通常都很小来达到低功率损失（<1V），因此布线时要注意此电阻正端截取的信号线，若此信号线在回IC前有加电阻与电容的低通滤波器(RC filter)，则此电阻电容要愈靠近IC愈好，如此可让任何外来的噪声在进IC前皆被此滤波器衰减过，而电阻的负端(GND)回IC的路径也是愈短愈粗愈好，因IC是侦测电阻两端的电压来运作，路径愈短可以减少寄生电感的效应而让IC看到愈真实的信号。

图25

因IC的信号一般都较小，很容易受到外来的干扰而产生误动作，因此在布线时除了要注意与电源路径的距离外，也需注意与任何会产生干扰的组件，像是与磁性组件的磁力线会影响到的周边，或是电源输入线材周边等高压电位都是需注意的地方。

电源与信号路径有一个共同接点：GND，地的走线对EMI影响非常大，参考的地回路接线方式如图26所示。

图26

橙色线为Y电容建议连接法，让输出的地经由Y电容直接连至桥式整流器的负端，让雷击或ESD的能量可以快速的经由Y电容通过。

绿色线为辅助回路的建议接法，让电解电容直接回变压器的地，再单独接至大电容的地。

红色部份为IC的地建议接法，因MOSFET下方的电阻是电源路径(会走大电流)，要尽量的靠近大电容来形成较小的电流回路，再由大电容拉一条线至辅助绕组的积层陶瓷电容(MLCC)，再进入IC的地，而其他IC周边组件的地，即以MLCC电容为中心连接点，此接法一般称为心脏接地，即以此电容为心脏中心，IC周边下地点都接回至此电容，如此任何的地信号要进入IC的地之前，都可以先被此MLCC电容过滤成较干净的信号。

在布线时，任何大面积的导体都需要特别留意，包括散热片／外壳／输入／输出线材等，这些导体如同一天线，会放大任何在上面的信号，不但这些组件所接的位置非常重要，其经过的路径也需注意；一般来说，散热片与外壳不可空接，否则其很容易与周边组件耦合电场效应而产生高频干扰，一般会使其接一较干净，在运作时不会有电位差的电位(GND)。

在此建议的布线方式并不是最好的方式，因不同的变压器设计与布线不同，在EMI里的结果也会有差异，有时必需将干扰源抑制在二次侧或初级侧，有时则必需将干扰源由Y电容或其他组件导出以得到较佳的EMI，因此在此只提出一个布线的设计参考，使用者在对策EMI时仍需做不同的布线方式来得到最佳的EMI效果。

6 EMI滤波器设计概念

6.1 基本概念

在开关电源的设计里，为了对策传导干扰大都会在输入端前端加入EMI滤波器，因传导测试是由AC端来做量测，因此滤波器愈靠近接收器效果愈好(让所有的干扰都可经由滤波器做衰减)，而一般滤波器是经由电感与电容组合而成的二阶低通滤波器。

如图27所示，当干扰信号在经过接收器之前，由电感与电容组成的二阶低通滤波器来衰减高频信号，由图28可知，愈大的滤波电感或电容，可以让谐振频率点往前移而衰减更多高频信号。

图27

图28

6.2 耦合路径

在滤波器设计上，需确认要衰减的路径是差模还是共模，如图29所示为常用的EMI滤波电路，蓝色回路为差模滤波器，左边为L1与X1，右边则由L2与C1所组合而成的差模低通滤波器，紫色回路则为共模滤波器，分别由上端的L1与Y1，L1与Y2组合而成。

图29

6.3 实际的滤波器考虑

理想的滤波器很容易理解，高频干扰经过低通滤波后衰减其高频信号。但在实际应用里，电感或电容愈大，有时并不一定有较好的EMI效果，甚至有时还会较差，这是为什么？

因真实的电感或电容，必需考虑到组件内部的等效电路，像是理想的电容，其阻抗会随着频率增加而减少，但在实际的电容器内部会有ESL与ESR，当频率与阻抗曲线在超过自谐振频率点(Fr)之后，其阻抗反而会因ESL的效应而导致频率愈高，阻抗愈大。

下面就对滤波电感与电容个别来做介绍：

电容：图30为一电容的等效电路，Ｌ为等效电感，Rs为等效串联电阻，Rp为等效并联电阻，Ｃ为其电容值

图30

实际的电容器除了电容值外，仍必需考虑其等效电感与等效电阻的影响，其特性曲线如下图所示，电容的XL是由其内部的ESL所造成，因电容是由二片金属板绕制而成，因此容值愈大，其ESL也会愈大，也因此Fr也会在愈前面，当频率过了Fr后，其阻抗会由电容性改为电感性。

由图31的阻抗等效图可以看出，电容器在低频时，确实是由电容所主导，频率增加而阻抗降低，但在过了Fr后，阻抗特性开始由电感(ESL)所主导，频率增加后阻抗反而会上升，在此频段的电容呈现一个电感的特性。

图31

在此举例一0.47uF的X电容如下图32所示，左边为其外型与等效内部电路，右边则为等效内部阻抗与频率曲线图，量测得知其等效电感为0.45nH, 等效电阻为0.05ohm，我们可以看出其阻抗在1.09MHz之前是呈电容性下降，在1.09MHz时呈现急速下降至ESR的位置，并在1.09MHz后呈现电感性上升，转折频率点为

与图中转折点相同(此图为示意图，详细曲线图请确认电容器厂商规格书或用LCR设备量测)。

图32

所有的电容其实都有此频率特性曲线，像是图33为一相同类型但不同容质所得出的阻抗与频率曲线，由此图形可知，不同的容质会因其容质与ESL不同而有不同的共振频率点与与

频率曲线。

一样MLCC的电容，也会因为其介电系数的不同而影响阻抗特性曲线，如图34所示为Z5U 与NPO(相同容值)所呈现出来的阻抗与频率曲线。

另外，相同材质与容质，也会因不同的包装影响其ESL而有不同的阻抗特性曲线，如图35为相同容值与材质，但包装不同(0402/0603/0805)所呈现出来的阻抗与频率曲线。

开关电源电磁干扰(EMI)抑制措施总结

摘要：开关电源的电磁干扰对电子设备的性能影响很大，因此，各种标准对抑制电源设备电磁干扰的要求已越来越高。对开关电源中电磁干扰的产生机理做了简要的描述，着重总结了几种近年提出的新的抑制电磁干扰的方法，并对其原理、应用做了简单介绍。 1 引言 随着电子设备的大量应用，电源在这些设备中的地位越来越重要，而开关变换器由于体积小、重量轻、效率高等特点，在电源中占的比重越来越大。开关电源大多工作在高频情况下，在开关器件的开关过程中，寄生元件（如寄生电容、寄生电感等）中能量的高频变化产生了大量的电磁干扰 （ ElectromagneticInterference ， EMI ）。 EMI 信号占有很宽的频率范围，又有一定的幅度，经过在电路、空间中的传导和辐射，污染了周围的电磁环境，影响了与其它电子设备的电磁兼容 （ ElectromagneticCompatibility ）性。随着近年来各国对电子设备的电磁干扰和电磁兼容性能要求的不断提高，对电磁干扰以及新的抑制方法的研究已成为开关电源研究中的热点。 本文对电磁干扰产生、传播的机理进行了简要的介绍，重点总结了几种近年来提出的抑制开关电源电磁干扰产生及传播的新方法。 2 电磁干扰的产生和传播方式 开关电源中的电磁干扰分为传导干扰和辐射干扰两种。通常传导干扰比较好分析，可以将电路理论和数学知识结合起来，对电磁干扰中各种元器件的特性进行研究；但对辐射干扰而言，由于电路中存在不同干扰源的综合作用，又涉及到电磁场理论，分析起来比较困难。下面将对这两种干扰的机理作一简要的介绍。 2.1传导干扰的产生和传播 传导干扰可分为共模（ CommonMode CM ）干扰和差模（ DifferentialMode DM ）干扰。由于寄生参数的存在以及开关电源中开关器件的高频开通与关断，使得开关电源在其输入端（即交流电网侧）产生较大的共模干扰和差模干扰。 2.1.1 共模（ CM ）干扰 变换器工作在高频情况时，由于 dv/dt 很高，激发变压器线圈间、以及开关管与散热片间的寄生电容，从而产生了共模干扰。如图 1 所示，共模干扰电流从具有高 dv/dt 的开关管出发流经接地散热片和地线，再由高频 LISN 网络（由两个 50Ω电阻等效）流回输入线路。

电磁干扰及其抑制方法的研究

弱电工程中电磁干扰及其抑制方法的研究 （葛洲坝通信工程有限公司方宏坤 151120） 【摘要】在弱电工程应用领域，强电与弱电交叉耦合，电磁干扰（EMI）错综复杂，严重影响弱电系统的稳定性和安全性。本文详细介绍了 EMI 产生的原因、分析EMI/RFI的特性，及其传输途径和危害，利用电磁理论和工程实践，分析并提出了一些在弱电工程领域行之有效的 EMI 抑制方法。 【关键词】弱电电磁干扰（EMI）射频干扰（RFI）干扰抑制 随着计算机技术，特别是网络技术的飞速发展，IT技术在弱电工程领域的广泛应用，IT设备日益精密、复杂，使得电子干扰问题日趋严峻。它可使系统的稳定性、可靠性降低，功能失效，甚至导致系统完瘫痪和设备损坏。特别是EMI／RFI（电磁干扰／射频干扰）问题，已成为近几年弱电工程领域的焦点。 1、电磁干扰分类和特性 生活中电磁干扰无处不在，其干好错综复杂。通常我们把电磁干扰主要划分为电磁干扰（EMI）、射频干扰（RFI）和电磁脉冲（EMP）三种，根据其来源可分为外界和内部两种，严格的说所有电子运行的元件均可看作干扰源。本文中所提EMI是对周围电磁环境有较强影响的干扰；RFI则从属于EMI；EMP 是一种瞬态现象，它可由系统内部原因（电压冲击、电源中断、电感负载转换等）或外部原因（闪电等）引起，能耦合到任何导线上，如电源线和通信电缆等，而与这些导线相连的电子系统可能受到瞬时严重干扰或使系统内的电子电路永久性损坏。图 1 给出了常见 EMI／RFI 的干扰源及其频率范围。

1.1 EMI特性分析 在电子系统设计中，应从三个方面来考虑电磁干扰问题：首先是电子系统产生和发射干扰的程度；其次是电子系统在强度为 1～10 V/m、距离为 3 米的电磁场中的抗扰特性；第三是电子系统内部的干扰问题。利用干扰三要素分析与EMI相关的问题需要把握EMI的五个关键因素，这五个关键因素是频率、幅度、时间、阻抗和距离。 在EMI分析中的另一个重要参数是电缆的尺寸、导线及护套，这是因为，当EMI成为关键因素时，电缆相当于天线或干扰的传输器，必须考虑其物理长度与屏蔽问题。 1.2 RFI特性分析 无线电发射源无处不在，如无线电台、移动通信、发电机、电动机、电锤等等。所有这些电子活动都会影响电子系统的性能。无论RFI的强度和位置如何，电子系统对RFI必须有一个最低的抗扰度。在通信、无线电工程中，抗扰度定义为设备承受每单位RFI功率强度的敏感度。从“干扰源—耦合途径—接收器”的观点出发，电场强度E 是发射功率、天线增益和距离的函数，即 E=5.5· P·G d 式中P为发送功率（mW／cm2），G为天线增益，d为电路或系统距干扰源的距离（m）。 由于模拟电路一般在高增益下运行，对RF场比数字电路更为敏感，因此，必须解决μV级和mV级信号的问题；对于数字电路，由于它具有较大的信号摆动和噪声容限，所以对RF场的抑制力更强。 1.3 干扰途径 任何干扰问题可分解为干扰源、干扰接收器和干扰的耦合途径三个方面，即所谓的干扰三要素。如表 2 所示。 表2 干扰源耦合途径干扰类型接收器 共地阻抗传导干扰 辐射场到互连电缆（共模）辐射干扰 微控制器辐射场到互连电缆（差模）辐射干扰 有源器件电缆间串扰（电容效应）感应干扰微控制器 静电放电电缆间串扰（电感效应）感应干扰通信接收器 通信发射机电缆间串扰（漏电导）传导干扰有源器件 电源电缆间串扰（场耦合）辐射干扰其他电子系统扰动电源线到机箱传导干扰 雷电辐射场到机箱辐射干扰

电磁干扰(EMI)抑制技术

电磁干扰（EMI）抑制技术 时间：2012-08-14 11:38:34 来源：作者： 1 电磁干扰基本概念 在复杂的电磁环境中，任何电子及电气产品除了本身能够承受一定的外来电磁干扰(Electromagnetic Interference,EMI)而保持正常工作外，还不会对其他电子及电气设备产生不可承受的电磁干扰，该产品即具有电磁兼容性(Electromagnetic Compatibility,EMC)[1]。 21世纪将是信息爆炸的时代，信息的产生、传递、接收、处理和储存等都需要依赖电磁波作为载体。广义地说，声波、无线电波、光波均可作为信息载体，因此，广义的电磁兼容性概念也应拓展到声、光、电的广阔领域。 电子及电气产品的电磁干扰发射或受到电磁干扰的侵害都是通过产品的外壳、交/直流电源端口、信号线、控制线及地线而形成的。按照EMI的传播方式，可将其分为电磁辐射干扰和电磁传导干扰两大类。通常，辐射干扰出现在产品周围的媒体中，传导干扰则出现在各种导体中。一般来说，通过外壳发射的电磁干扰，或通过外壳侵入的干扰都是辐射干扰，而通过其它导体发射和入侵的干扰属于传导干扰。 2 人类必须关注电磁兼容问题 2.1 电磁环境不断恶化 20世纪中叶以来，电子技术的迅猛发展，使人类社会的进步和文明上了一个新的台阶，但是也给人们带来了一系列社会问题和环境问题。家用电器、通信、计算机及信息设备、电动工具、航空、航天等工业、科技、医学等各个领域的自动控制、测量仪器以及电力电子系统等的广泛普及、应用，深入千家万户之中，使得电磁污染问题日益突出，而电子设备的高频化、数字化，干扰信号的能量密度增大，使有限空间内的电磁环境更为恶化。 1996年3月，日本SAPIO杂志公布了日本家用电器电磁辐射的检测结果(表1)。瑞典等北欧三国于1993年所作的联合调查指出：人类长期受到2mG(毫高斯)以上的电磁辐射影响，患白血病的机会是正常人的2.1倍，患脑肿瘤的机会是正常人的1.5倍，其他疾病的发病概率也明显增加。 表1 家用电器电磁辐射检测结果(单位：mG)[2] 2.2 电磁污染危害不浅 电磁干扰和污染看不见、摸不着、听不到，因其无色、无味也无形，但它确实无处不在、危害不浅，威胁人体健康。德国专家指出，电磁污染能影响对人体生物钟起作用的激素和传达神经信息的激素，还能破坏细胞膜;美国科学家的研究表明，电磁污染可直接杀伤人

开关电源高频电磁波干扰解析-EMI

转载+整理《开关电源高频电磁波干扰概论》解析（一） 第一节 这个是说EMI的传播过程，干扰源－干扰途径－接收器，就向传染病：传染源－传染途径－易感人群。 对于开关电源来说，最后一部分是不需要考虑的，干扰源也不能消灭，因为它也是开关电源之所以能工作的源头，但是可以通过软开关、加缓冲等方式来使干扰源的干扰小一些。控制干扰途径是降低开关电源EMI的重要一环，也是本讲义的重点讲解之处。 信号源波形产生的频谱

电压波形产生的频谱 周期信号的频谱是没有偶次谐波的，正负对称的波形产生的频率分量更少，像桥式电路。高数都忘光了，有兴趣的做一下FFT. 占空比和波形斜率的影响

占空比越大时，干扰的幅度也大一些，这个可由FFT的系数算出来。

波形的斜率对干扰的高频部分影响非常大。低频部分几乎没有影响。低频部分主要由波形的幅度和高电平部分的宽度决定的，但高频部分大幅度下降的转折点为1/(3.14*tr),所以tr越大时，转折点的频率越低，高频下降越大。 所以我们应该想到降低斜率的措施，缓冲电路。

第一节小结： 电压和电流波形都有很丰富的频率成分 超过200M时由于幅值已经很低，所以影响很小 波形影响低频部分 上升沿和下降沿影响高频部分 占空比对个频谱幅值有一点影响 第2节： 下以部分13-42页，介绍的内容比较杂，有传导和辐射的场地、设备的放置，Log的概念等。

重点说一下这个图，这个介绍的是干扰的耦合途径，左边为传导干扰，右边为辐射干扰。辐射分为远场和近场。一般用蝶型天线辐射测量只测量电场，而不是磁场，磁场是用大圆环来测量的，灯具常用。 电场除了直接辐射到天线外，还可能辐射到地面再反射到天线，天线接受到的是直射波和反射波的矢量合成，所以需要上下移动寻找最大合成量。除此以外，由于电磁波有极化，所以天线需要改变方向以检测最大值（一般只测试水平和垂直）。 LISN网络。

开关电源的干扰及其抑制

开关电源的干扰及其抑制 开关电源产生EMI的原因较多,其中由基本整流器产生的电流高次谐波干扰和功率转换电路产生的尖峰电压干扰是主要原因. 基本整流器：基本整流器的整流过程是产生EMI最常见的原因.这是因为工频交流正弦波通过整流后不再是单一频率的电流,而变成一直流分量和一系列频率不同的谐波分量,谐波(特别是高次谐波)会沿着输电线路产生传导干扰和辐射干扰,使前端电流发生畸变,一方面使接在其前端电源线上的电流波形发生畸变,另一方面通过电源线产生射频干扰. 功率转换电路：功率转换电路是开关稳压电源的核心,它产生的尖峰电压是一种有较大幅度的窄脉冲,其频带较宽且谐波比较丰富. 产生这种脉冲干扰的主要原因是: ①开关管：开关管及其散热器与外壳和电源内部的引线间存在分布电容.当开关管流过大的脉冲电流时,大体上形成了矩形波,该波形含有许多高频成份.由于开关电源使用的元件参数如开关功率管的存储时间,输出级的大电流,开关整流二极管的反向恢复时间,会造成回路瞬间短路,产生很大短路电流.开关管的负载是高频变压器或储能电感,在开关管导通的瞬间,变压器初级出现很大的涌流,造成尖峰噪声. ②高频变压器：开关电源中的变压器,用作隔离和变压.但由于漏感地原因,会产生电磁感应噪声;同时,在高频状况下变压器层间的分布电容会将一次侧高次谐波噪声传递给次级,变压器对外壳的分布电容形成另一条高频通路,而使变压器周围产生的电磁场更容易在其他引线上耦合形成噪声. ③整流二极管：二次侧整流二极管用作高频整流时,要考虑反向恢复时间的因数.往往正向电流蓄积的电荷在加上反向电压时不能立即消除(因载流子的存在,还有电流流过).一旦这个反向电流恢复时的斜率过大,流过线圈的电感就产生了尖峰电压,在变压器漏感和其他分布参数的影响下将产生较强的高频干扰,其频率可达几十兆赫. ④电容、电感器和导线：开关电源由于工作在较高频率,会使低频的元器件特性发生变化,由此产生噪声. 开关电源外部干扰：开关电源外部干扰可以以“共模”或“差模”方式存在.干扰类型可以从持续期很短的尖峰干扰到完全失电之间进行变化.其中也包括电压变化、频率变化、波形失真、持续噪声或杂波以及瞬变等，在电源干扰的几种干扰类型中,能够通过电源进行传输并造成设备的破坏或影响其工作的主要是电快速瞬变脉冲群和浪涌冲击波,而静电放电等干扰只要电源设备本身不产生停振、输出电压跌落等现象,就不会造成因电源引起的对用电设备的影响. 开关电源干扰耦合途径：开关电源干扰耦合途径有两种方式:一种是传导耦合方式,另一种是辐射耦合方式. 1.传导耦合：传导耦合是骚扰源与敏感设备之间的主要耦合途径之一.传导耦合必须在骚扰源与敏感设备之间存在有完整的电路连接,电磁骚扰沿着这一连接电路从骚扰源传输电磁骚扰至敏感设备,产生电磁干扰.按其耦合方式可分为电路性耦合、电容性耦合和电感性耦合.在开关电源中,这三种耦合方式同时存在,互相联系.

电磁屏蔽技术基础知识

Thalez Group 电磁屏蔽技术基础知识

目录 1.电磁屏蔽的目的 2.区分不同的电磁波 3.度量屏蔽性能的物理量——屏蔽效能 4.屏蔽材料的屏蔽效能估算 5.影响屏蔽材料的屏蔽效能的因素 6.实用屏蔽体设计的关键 7.孔洞电磁泄漏的估算 8.减少缝隙电磁泄漏的措施 9.电磁密封衬垫的原理 10.电磁密封衬垫的选用 11.常用电磁密封衬垫的比较 12.电磁密封衬垫使用的注意事项 13.电磁密封衬垫的电化学腐蚀问题 14.与衬垫性能相关的其它环境问题 15.截止波导管的概念与应用 16.截止波导管的注意事项与设计步骤 17.面板上的显示器件的处理 18.面板上的操作器件的处理 19.通风口的处理 20.线路板的局部屏蔽 21.屏蔽胶带的作用和使用方法

电磁波是电磁能量传播的主要方式，高频电路工作时，会向外辐射电磁波，对邻近的其它设备产生干扰。另一方面，空间的各种电磁波也会感应到电路中，对电路造成干扰。电磁屏蔽的作用是切断电磁波的传播途径，从而消除干扰。在解决电磁干扰问题的诸多手段中，电磁屏蔽是最基本和有效的。用电磁屏蔽的方法来解决电磁干扰问题的最大好处是不会影响电路的正常工作，因此不需要对电路做任何修改。 一.电磁屏蔽的目的 同一个屏蔽体对于不同性质的电磁波，其屏蔽性能不同。因此，在考虑电磁屏蔽性能时，要对电磁波的种类有基本认识。电磁波有很多分类的方法，但是在设计屏蔽时，将电磁波按照其波阻抗分为电场波、磁场波和平面波。 电磁波的波阻抗ZW 定义为： 电磁波中的电场分量E与磁场分量H的比值: ZW = E / H 电磁波的波阻抗与电磁波的辐射源性质、观测点到辐射源的距离以及电磁波所处的传播介质有关。 距离辐射源较近时，波阻抗取决于辐射源特性。若辐射源为大电流、低电压（辐射源的阻抗较低），则产生的电磁波的波阻抗小于377，称为磁场波。若辐射源为高电压、小电流（辐射源的阻抗较高），则产生的电磁波的波阻抗大于377，称为电场波。 距离辐射源较远时，波阻抗仅与电场波传播介质有关，其数值等于介质的特性阻抗，空气为377Ω。电场波的波阻抗随着传播距离的增加降低，磁场波的波阻抗随着传播距离的增加升高。 注意: 近场区和远场区的分界面随频率不同而不同，不是一个定数，这在分析问题时要注意。例如，在考虑机箱屏蔽时，机箱相对于线路板上的高速时钟信号而言，可能处于远场区，而对于开关电源较低的工作频率而言，可能处于近场区。在近场区设计屏蔽时，要分别电场屏蔽和磁场屏蔽。 二. 区分不同的电磁波

开关电源中电磁干扰的产生及其抑制

开关电源中电磁干扰的产生及其抑制 摘要：电磁干扰对开关电源的效率和安全性及使用的影响日益成为人们关注的热点。本文分析了开关电源中电磁干扰产生的原因和传播的路径，并提出了抑制干扰的有效措施。 关键词：开关电源、电磁干扰、耦合通道、电磁屏蔽 1 引言 电磁兼容EMC是英文electro magnetic compatibility 的缩写。它包括两层含义，一是设备在工作中产生的电磁辐射必须限制在一定水平内，二是设备本身要有一定的抗干扰能力，它必须具备三个要素：干扰源、耦合通道、敏感体。给电子线路供电的开关电源对干扰的抑制对保证电子系统的正常稳定运行具有重要意义。本文通过分析开关电源中的干扰源和耦合通道，提出了抑制干扰的有效措施。并提出了开关电源中开关变压器的设计和制作方法。 2 开关电源中的干扰源和耦合通道 开关电源首先将工频交流电整流为直流电，然后经过开关管的控制变为高频，最后经过整流滤波电路输出，得到稳定的直流电压，因此，自身含有大量的谐波干扰。同时，由于变压器的漏感和输出二极管的反向恢复电流造成的尖峰，都会产生不同程度的电磁干扰。开关电源中的干扰源主要集中在电压、电流变化大（即dV/dt或dI/dt很大）的元器件上，尤其是开关管、输出二极管和高频变压器等。同时，杂散电容会将电网的噪声传导到电子系统的电源而对电子线路的工作产生干扰。 这里我们来分析一下几种干扰产生的原因及其耦合的路径。 2.1输入整流滤波电路产生的谐波干扰 开关电源输入端普遍采用桥式整流，电容滤波电路。由于整流二极管的非线性和滤波电容的储能作用，使得输入电流i成为一个时间很短、峰值很高的周期性尖峰电流，如图1所示。这种畸变的输入电流，它除了基波外，还含有丰富的高次谐波分量。

高频开关电源模块说明书

AC-DC4810/05系列高频开关电源模块 技术手册

目录 第一章概述。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。2 第二章产品性能命名方法。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。3 第三章主要特点。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。3 第四章操作规程及一般维护。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。3 第五章注意事项。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。4 第六章主要技术参数。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。4

AC-DC4810/05高频开关电源使用说明 一、概述 小型通讯设备广泛采用通讯标准48V/24V 电压等级，一般电流较小，但供电设备 亦要求管理功能完备，方便使用，具有后备供电功能。 AC-DC4810/05系列一体化电源模块及电源柜即是针对此产品设计而成，其中一体化电源内部设有如下部分，交流/直流整流器电源，充电管理电路，放电保护电路，3-5个分路负载管理单元，电池接口，总输出接口，分路负载接口，系统原理图如下： -OUT 5A -OUT1 3A -OUT2 2A -OUT3 1A -OUT4 1A 系统工作原理如下：当有市电工作时，整流器电源利用市电交流220V ，变换成直 流电源输出，一方面向负载提供供电电流，另一方面由充电管理单元向电池提供充电，电池容量可选12AH ，24AH ，38AH ，50AH ，其中充电管理单元设有降压限流充电管理电路，恒压浮充管理电路，保证电池能够快速可靠地完成充电功能。 当市电停电后，系统会由电池通过放电保护单元不间断的向负载连续提供供电，供电时间由选取电池容量及设备此时工作电流决定。 负载用电池容量 12AH 24AH 38AH 设备用电：3A 3小时 6小时 10小时 设备用电：5A 2.4小时 3.6小时 6小时 在电池放电时间较长时，电池继续放电可能导致过放电，故电源内设有电池过放 电保护电路，当发生过放电时，切断电池与输出之间的连线通路，不再向外输出，等待市电来电。 电源直流输出一般采用通讯负电源标示方法，即GND ，-OUT 。并且为方便用户使用，设有一个主输出，4个分路输出。各输出分路并设有负载分配管理单元，当负载大于额定电流2倍以上时，负载分配管理单元会停止向此负载输出其他分路功能正常工作，当负载恢复到正常额定值内时，该分路会继续提供输出。 市电 整流器电源 供电 充电管理单元 电池 放电保护单元 分路负载管理单元 分路负载管理单元 分路负载管理单元 分路负载管理单元

电磁干扰及抑制技术

电磁干扰及常用的抑制技术 摘要：各种干扰是机电一体化系统和装置出现瞬时故障的主要原因。电磁兼容性设计是目前电子设备及机电一体化系统设计时考虑的一个重要原则，它的核心是抑制电磁干扰。电磁干扰的抑制要从干扰源、传播途径、接收器三个方面着手，切断干扰耦合的途径，干扰的影响也将被消除。常用的方法有滤波、降低或消除公共阻抗、屏蔽、隔离等。 关键词：电磁干扰干扰抑制屏蔽接地 1．电磁干扰 电磁干扰(electro magnetic interference，EMI)是指系统在工作过程中出现的一些与有用信号无关的、并且对系统性能或信号传输有害的电气变化现象。构成电磁干扰必须具备三个基本条件：①存在干扰源；②有相应的传输介质；③有敏感的接收元件。只要除去其中一个条件，电磁干扰就可消除，这就是电磁抑制技术的基本出发点。 1.1 电磁干扰的分类 常见的各种电磁干扰根据干扰的现象和信号特征不同有以下分类方法。 1、按其来源分类 (1) 自然干扰。 自然干扰是指由于大自然现象所造成的各种电磁噪声。 (2) 人为干扰。

由于电子设备和其他人工装置产生的电磁干扰。 2、按干扰功能分类 (1) 有意干扰。 有意干扰是指人为了达到某种目的而有意识制造的电磁干扰信号。这是当前电子战的重要手段。 (2) 无意干扰。 无意干扰是指人在无意之中所造成的干扰，如工业用电、高频及微波设备等引起的干扰等。 3、按干扰出现的规律分类 (1) 固定干扰。 多为邻近电气设备固定运行时发出的干扰。 (2) 半固定干扰。 偶尔使用的设备(如行车、电钻等)引起的干扰。 (3) 随机干扰。 无法预计的偶发性干扰。 4、按耦合方式分类 (1) 传导耦合干扰。 传导耦合是指电磁噪声的能量在电路中以电压或电流的形式，通过金属导线或其他元件(如电容器、电感器、变压器等)耦合到被干扰设备(电路)。 (2) 辐射耦合干扰。 电磁辐射耦合是指电磁噪声的能量以电磁场能量的形式，通过空

电磁屏蔽技术.

《电磁屏蔽技术》 1.电磁屏蔽的目的 电磁波是电磁能量传播的主要方式，高频电路工作时，会向外辐射电磁波，对邻近的其它设备产生干扰另一方面，空间的各种电磁波也会感应到电路中，对电路造成干扰电磁屏蔽的作用是切断电磁波的传播途径，从而消除干扰在解决电磁干扰问题的诸多手段中，电磁屏蔽是最基本和有效的用电磁屏蔽的方法来解决电磁干扰问题的最大好处是不会影响电路的正常工作，因此不需要对电路做任何修改 2. 区分不同的电磁波 同一个屏蔽体对于不同性质的电磁波，其屏蔽性能不同因此，在考虑电磁屏蔽性能时，要对电磁波的种类有基本认识电磁波有很多分类的方法，但是在设计屏蔽时，将电磁波按照其波阻抗分为电场波、磁场波、和平面波 电磁波的波阻抗Z W 定义为：电磁波中的电场分量E与磁场分量H的比值: Z W = E / H 电磁波的波阻抗电磁波的辐射源性质、观测点到辐射源的距离以及电磁波所处的传播介质有关 距离辐射源较近时，波阻抗取决于辐射源特性若辐射源为大电流、低电压（辐射源的阻抗较低），则产生的电磁波的波阻抗小于377，称为磁场波若辐射源为高电压、小电流（辐射源的阻抗较高），则产生的电磁波的波阻抗大于377，称为电场波 距离辐射源较远时，波阻抗仅与电场波传播介质有关，其数值等于介质的特性阻抗，空气为377Ω 电场波的波阻抗随着传播距离的增加降低，磁场波的波阻抗随着传播距离的增加升高 注意:近场区和远场区的分界面随频率不同而不同，不是一个定数，这在分析问题时要注意例如，在考虑机箱屏蔽时，机箱相对于线路板上的高速时钟信号而言，可能处于远场区，而对于开关电源较低的工作频率而言，可能处于近场区在近场区设计屏蔽时，要分别电场屏蔽和磁场屏蔽 3. 度量屏蔽性能的物理量——屏蔽效能 屏蔽体的有效性用屏蔽效能（SE）来度量屏蔽效能的定义如下： SE=20lg(E1/E2) (dB) 式中：E1=没有屏蔽时的场强E2 =有屏蔽时的场强

刍议如何控制开关电源电磁干扰

刍议如何控制开关电源电磁干扰 摘要:通信开关电源是通信系统中的一种主要的干扰源之一,由于它本身工作特点使得电磁干扰问题相当突出,从通信电源电磁干扰的机理着手,分别论述了有源滤波技术、pcb设计技术、扩频调制技术等来抑制电磁干扰,改善了开关电源电磁兼容的性能，为工程设计人员提供了理论参考。 关键词:开关电源;电磁干扰;抑制措施 abstract: communication switching power supply is the major source of interference in a communication system, due to its own features make the issue of electromagnetic interference are quite prominent, and the mechanism of electromagnetic interference from the communication power to proceed, discusses active filtering technology, pcb design technology, spread spectrum modulation techniques such as electromagnetic interference suppression, improved the performance of the switching power supply electromagnetic compatibility, provide a theoretical reference for the engineering staff.keywords: switching power supply; electromagnetic interference; suppression measures 中图分类号：o552.4+24文献标识码：a 1 通信开关电源的干扰 通信开关电源要稳定工作就要有很强的抗电磁干扰能力，对于

形成开关电源电磁干扰的三要素及解决方案

形成开关电源电磁干扰的三要素及解决方案 深圳市森树强电子科技有限公司 形成开关电源电磁干扰的三要素是干扰源、传播途径和受扰设备 首先应该抑制开关电源干扰源，直接消除干扰原因； 其次是消除干扰源和受扰设备之间的耦合和辐射，切断电磁干扰的传播途径； 第三是提高受扰设备的抗扰能力，减低其对噪声的敏感度。 目前抑制干扰的几种措施基本上都是用切断电磁干扰源和受扰设备之间的耦合通道，它们确是行之有效的办法。常用的方法是屏蔽、接地和滤波。 采用屏蔽技术可以有效地抑制开关电源的电磁辐射干扰。例如，功率开关管和输出二极管通常有较大的功率损耗，为了散热往往需要安装散热器或直接安装在电源底 板上。器件安装时需要导热性能好的绝缘片进行绝缘，这就使器件与底板和散热器之 间产生了分布电容，开关电源的底板是交流电源的地线，因而通过器件与底板之间的 分布电容将电磁干扰耦合到交流输入端产生共模干扰，解决这个问题的办法是采用两 层绝缘片之间夹一层屏蔽片，并把屏蔽片接到直流地上，割断了射频干扰向输入电网 传播的途径。为了抑制开关电源产生的辐射，电磁干扰对其他电子设备的影响，可完 全按照对磁场屏蔽的方法来加工屏蔽罩，然后将整个屏蔽罩与系统的机壳和地连接为 一体，就能对电磁场进行有效的屏蔽。电源某些部分与大地相连可以起到抑制干扰的 作用。例如，静电屏蔽层接地可以抑制变化电场的干扰；电磁屏蔽用的导体原则上可 以不接地，但不接地的屏蔽导体时常增强静电耦合而产生所谓“负静电屏蔽”效应， 所以仍以接地为好，这样使电磁屏蔽能同时发挥静电屏蔽的作用。电路的公共参考点 与大地相连，可为信号回路提供稳定的参考电位。因此，系统中的安全保护地线、屏 蔽接地线和公共参考地线各自形成接地母线后，最终都与大地相连。 在电路系统设计中应遵循“一点接地”的原则，如果形成多点接地，会出现闭合的接地环路，当磁力线穿过该回路时将产生磁感应噪声，实际上很难实现“一点接地”。因此，为降低接地阻抗，消除分布电容的影响而采取平面式或多点接地，利用一个导 电平面(底板或多层印制板电路的导电平面层等)作为参考地，需要接地的各部分就近 接到该参考地上。为进一步减小接地回路的压降，可用旁路电容减少返回电流的幅值。

高频开关电源的干扰及抑制

网络教育学院《电源技术》课程设计 题目：高频开关电源的干扰及抑制 学习中心： 层次： 专业： 年级： 学号： 学生：程剑 指导教师： 完成日期：年月日

目录 设计简介及要求 (1) 1 高频开关电源的干扰原理分析 (1) 1.1 高频开关电源工作原理 (1) 1.2 高频开关电源干扰的来源 (2) 1.3 高频开关电源干扰的存在形式及危害 (2) 2 高频开关电源干扰的抑制技术 (2) 2.1 滤波技术 (2) 2.2 屏蔽技术 (3) 2.3 软开关技术 (3) 2.4 扩频调制技术 (3) 2.5 PCB 设计技术 (3) 2.6 接地技术 (3) 3 高频开关电源及滤波器设计 (3) 3.1 高频开关电源设计要求 (3) 3.2 高频开关电源设计方案 (3) 3.3 电源滤波器设计 (3) 3.3.1 EMI滤波器的基本形式 (4) 3.3.2 EMI滤波器的设计原则 (4) 3 总结 (4)

设计简介及要求 现代社会中，人类生活的各个方面都离不开电子设备的发展。电子设备大多数都依赖于开关电源来提供稳定的电力供应。开关电源以其高效率、低损耗、小体积等特点，近年来快速发展，在通信设备、医疗设备以及信息处理设备等不同领域中广泛应用，取得了巨大成就。由于开关电源工作在高频开关状态，内部会产生很高的电流、电压变化率(即高dv/dt和di/dt)，导致开关电源产生较强的电磁干扰(EMI)。在有限的空间及频谱资源条件下，随着电子设备密集程度不断增加，空间的电磁环境越来越复杂。为了适应对电子产品电磁兼容性能指标的高要求，需要对电磁兼容采取重视;同时，要研究开发电磁兼容新技术，采取有效的防护措施。所以，对于开关电源来说，电磁兼容问题的研究是十分必要的。EMI信号既具有很宽的频率范围，又有一定的幅度，它不仅对电网造成污染，直接影响到其他用电设备的正常工作，而且作为辐射干扰闯人空间，对空间也造成电磁污染。目前，抑制开关电源的EMI提高开关电源的质量使之符合EMC标准已成为开关电源设计者越来越关注的问题。 本次设计就此问题展开分析，主要要求有以下几点： （1）围绕开关电源的工作原理，分析开关电源工作过程中产生电磁干扰的原因及抑制措施。 （2）介绍开关电源的基本原理、干扰来源及抑制措施。 （3）分析开关电源产生电磁辐射干扰的原因及造成的危害。 （4）论述开关电源电磁干扰的抑制方法。 1 高频开关电源的干扰原理分析 由于开关电源具有效率高、容易实现小型化的优点，所以目前被广泛应用在电子设备中。但是开关电源本身就是噪声源，在工作时会产生干扰，这就需要采取措施对其产生的噪声进行抑制。目前开关电源的体积不断追求小型化，开关频率也随之提高，导致噪声不断增加。要保证开关电源设备的正常工作，就需要对噪声的抑制加以重视。 1.1 高频开关电源工作原理 开关电源将市电直接整流滤波成为直流高压，然后通过逆变器转换成低压的高频交流电压，再经过二次整流和滤波变成所需要的直流低电压。考虑到目前大量应用的开关电源都是采取AC/DC-DC/DC级联的形式，因此，图1所示的开关电源结构具有较强的代表性。

继电器电磁干扰的分析及抑制

摘要：本文主要介绍了对电气设备中继电器及其开关触点干扰抑制的机理，提出了抑制干扰的有效措施。 关键词：继电器电磁干扰分析抑制 1前言 随着科学技术的飞速发展，电子、电力电子、电气设备应用越来越广泛，它们在运行过程中会产生较强的电磁干扰和谐波干扰。其中，电磁干扰具有很宽的频率范围（从几百Hz 到MHz），又有一定的幅度，经过传导和辐射会污染电磁环境，对电子设备造成干扰，有时甚至危及操作人员的安全。特别是大功率中、短波广播发射中心，其周围电磁环境尤为复杂，要想保证设备安全稳定运行，电子设备及电源必须具有更高的电磁兼容性。 2电磁干扰的抑制 电磁干扰EMI(Electromagnetic Interference)是指由无用信号或电磁骚扰（噪声）对有用电磁信号的接收或传输所造成的损害。一个系统或系统内，某一线路受到电磁干扰的程度可以表示为如下关系式： N=G×C/I 其中：G为噪声源强度； I为受干扰电路的敏感程度；

C为噪声通过某种途径传导受干扰处的耦合因素。 从上式可以看出，电磁干扰抑制的技术就是围绕这三个要素所采取的各种措施，归纳起来就是： （1）抑制电磁干扰源； （2）切断电磁干扰耦合途径； （3）降低电磁敏感装置的敏感性。 2.1抑制电磁干扰源 首先必须确定干扰源在何处，越靠近干扰源的地方采取措施抑制效果越好，一般来说，电流电压瞬变的地方（即di/dt或du/dt）即是干扰源，如：继电器开合、电容充放电、电机运转、集成电路开关工作等都可能成为干扰源。另外，市电并非理想的50Hz正弦波，其中充满各种频率噪声，也是不可忽视的干扰源。 抑制干扰源就是尽可能的减小di/dt或du/dt，这是抗干扰设计时最优先和最重要的原则。减小di/dt的干扰源，主要是在干扰回路串联电感或电阻以及增加续流二极管来实现；减小du/dt的干扰源，则是通过在干扰源两端并联电容来实现。 抑制方法通常采用低噪声电路、瞬态抑制电路、稳压电路等，所选用的器件应尽可能采用低噪声、高频特性好、稳定性高的电子元件，特别要注意，抑制电路中不适当的器件选择可能会产生新的干扰源。

开关电源EMI形成原因及常用抑制方法

开关电源EMI形成原因及常用抑制方法 近年来，开关电源以其效率高、体积小、输出稳定性好的优点而迅速发展起来。但是，由于开关电源工作过程中的高频率、高di/dt和高dv/dt使得电磁干扰问题非常突出。国内已经以新的3C认证取代了CCIB和CCEE认证，使得对开关电源在电磁兼容方面的要求更加详细和严格。如今，如何降低甚至消除开关电源的EMI问题已经成为全球开关电源设计师以及电磁兼容（EMC）设计师非常关注的问题。本文讨论了开关电源电磁干扰形成的原因以及常用的EMI抑制方法。 1开关电源的干扰源分析 开关电源产生电磁干扰最根本的原因，就是其在工作过程中产生的高di/dt和高 dv/dt，它们产生的浪涌电流和尖峰电压形成了干扰源。工频整流滤波使用的大电容充电放电、开关管高频工作时的电压切换、输出整流二极管的反向恢复电流都是这类干扰源。开关电源中的电压电流波形大多为接近矩形的周期波，比如开关管的驱动波形、MOSFET漏源波形等。对于矩形波，周期的倒数决定了波形的基波频率；两倍脉冲边缘上升时间或下降时间的倒数决定了这些边缘引起的频率分量的频率值，典型的值在MHz范围，而它的谐波频率就更高了。这些高频信号都对开关电源基本信号，尤其是控制电路的信号造成干扰。 开关电源的电磁噪声从噪声源来说可以分为两大类。一类是外部噪声，例如，通过电网传输过来的共模和差模噪声、外部电磁辐射对开关电源控制电路的干扰等。另一类是开关电源自身产生的电磁噪声，如开关管和整流管的电流尖峰产生的谐波及电磁辐射干扰。 如图1所示，电网中含有的共模和差模噪声对开关电源产生干扰，开关电源在受到电磁干扰的同时也对电网其他设备以及负载产生电磁干扰（如图中的返回噪声、输出噪声和辐射干扰）。进行开关电源EMI/EMC设计时一方面要防止开关电源对电网和附近的电子设备产生干扰，另一方面要加强开关电源本身对电磁骚扰环境的适应能力。下面具体分析开关电源噪声产生的原因和途径。 图1开关电源噪声类型图 1.1电源线引入的电磁噪声 电源线噪声是电网中各种用电设备产生的电磁骚扰沿着电源线传播所造成的。电源线噪声分为两大类：共模干扰、差模干扰。共模干扰（Common-modeInterference）定义为任何载流导体与参考地之间的不希望有的电位差；差模干扰（Differential-

高速铁路信号系统的抗电磁干扰技术研究

高速铁路信号系统的抗电磁干扰技术研究 发表时间：2019-06-21T16:03:58.057Z 来源：《防护工程》2019年第6期作者：刘磊 [导读] 作为高速移动的复杂巨系统，高速列车在高速运行的过程中，整个系统受到了数量众多的电磁干扰，且相关干扰多为突发性脉冲干扰。 中铁建电气化局集团南方工程有限公司湖北武汉市 430074 摘要：作为高速移动的复杂巨系统，高速列车在高速运行的过程中，整个系统受到了数量众多的电磁干扰，且相关干扰多为突发性脉冲干扰。另一方面，高速铁路采用的综合接地方式、共用的接地钢轨使得电磁骚扰传输耦合途径错综复杂，这些均对高速铁路信号系统的抗电磁干扰提出了较高挑战，由此可了解本文研究具备的较高现实意义。 关键词：高速铁路；信号系统；抗电磁干扰技术；研究 1高速铁路信号系统抗电磁干扰技术措施 1.1基本抑制措施 高速铁路信号系统的抗电磁干扰技术措施一般由三个方面入手，以高速铁路车载信号系统为例，具体的抑制措施如下：①骚扰源：高速铁路的电磁噪声在1.88~2.6GHz频段基本不会对设备的孔缝、信号端口、电源线端口造成影响，设备的天线端口也不会受到影响，因此仅需要考虑实际工程中的具体设备以采用针对性措施。②耦合途径：需考虑电缆的合理布线和接地，并保证不同类别的电缆间隔敷设，不同类别电缆之间的最小距离应遵循（表1）规定，同时保证电缆间互为直角；如出现不同类别间电缆最小距离无法满足情况，需设法将电缆隔开，一般采用连接整体屏蔽、金属电缆槽、金属板、金属管的方式，在信号电缆和电力电缆共存情况下，还需要重点关注电路馈线与回流电缆的敷设距离，保证二者尽可能拉近，将在接近导电的机车结构处安装电缆能够有效抑制电缆的发射场，一般情况下电缆屏蔽层需接地，且需要关注机箱屏蔽，机箱孔缝尺寸需满足最小波长要求，必要时可通过安装金属密闭塾片、导电性填料进行改善，接地线应短而宽并与接地面实现可靠搭接，电缆合理的接地和布线可有效提升其抗电磁干扰能力。③敏感设备：信号设备的电磁兼容性也需要得到重视，由于高速铁路车载信号系统本身属于敏感设备，该设备本身的防护措施必须得到重视，这种重视需体现在设计层面。具体来说，通信系统在设计阶段应选择适当的接收电平，电磁兼容设计需使用，浪涌防护器件设置电压限幅环节，瞬变电压抑制器、压敏电阻、硅雪崩二极管、放电管均属于常用的浪涌防护器件，此种措施下冲击电流可得到较好抑制（如雷电、变电所过流保护开关瞬时开闭引发的相关现象）。 表1 不同类别电缆之间的最小距离 同样以车载信号系统为例，其处理流程可概括为：“故障现象分析→现场实际测试→干扰耦合途径验证→敏感设备分析→抗干扰措施实施→验证试验”，通过列举可能导致故障现象的因素、选择针对性较强的仪器设备、围绕典型干扰传输耦合途径开展分析、建立被干扰信号系统电磁抗扰度模型，即可完成高质量的电磁干扰故障处理，最终合理应用抗干扰措施并验证其有效性，即可有效解决电磁干扰导致的故障问题。为取得优秀的高速铁路信号系统抗电磁干扰效果，一般需同时应用屏蔽、接地、滤波技术，但如果三种技术存在应用不当情况，则很容易引起更为严重的电磁干扰问题，因此必须保证抗干扰措施应用的针对性、定制性，并从整个系统角度思考问题，避免解决问题的过程引入新的电磁干扰耦合，结合故障实际和相关经验属于其中关键，这些必须得到相关业内人士的重点关注。 2实例分析 2.1故障现象分析 为提升研究的实践价值，本文选择了某高速列车作为研究对象，在通过某一位置时，该高速列车出现了ATP（车载自动列车防护系统）和多次报人机交互单元DMI出现通信超时故障，结合故障现象开展分析，技术人员初步确定了电磁骚扰源及其耦合途径，具体判断如下：①由于DMI临近的弱电设备未出现类似故障（通信超时故障报警时），因此可初步判断空间的辐射电磁场骚扰与主要电磁干扰信号基本不存在联系。②与DMI共用电源的弱电设备未出现类似故障，因此来自电源线的传导电压/电流骚扰与主要电磁干扰信号基本不存在联系。③ATP与DMI间的Profibus总线平行于220V交流输电线平行走线，且长度为23m，电压骚扰信号进入Profibus总线因此获得可行性较高的方式，即线间的容性耦合方式，ATP与DMI之间的数据传输也很容易出现误码故障，因此可初步判断信号线的传导电压骚扰为干扰源。 2.2敏感设备分析 图1为车载ATP系统基本结构图，结合该图不难发现，主机柜内的设备主要有JRU单元、BTM单元、DC/DC电源、车载电台、ATP核心运算单元，主机柜外则安装有天线、速度传感器、DMI单元等设备，ATP与DMI间的数据传输采用Profibus总线，设备的连接采用菊花链结构，在ATP核心运算单元支持下，总线可实现间隔性的DMI状态查询，必要时需上报DMI通信超时故障，如出现多次无法收到响应数据包的

开关电源的抗干扰解决方法

开关电源的抗干扰解决方法 EMI干扰源对开关电源干扰的解决方案一般来说，来自外界辐射，雷击、或电网的抖动、等对电源开关的相关组成器件如整流二极管，高频变压器，功率开关管等外部环境的干扰是开关电源的EMI干扰源的主要体现。首先：介绍辐射干扰的传输通道 （1）在开关电源中，能构成辐射干扰源的元器件和导线均可以被假设为天线，从而利用电偶极子和磁偶极子理论进行分析；二极管、电容、功率开关管可以假设为电偶极子，电感线圈可以假设为磁偶极子； （2）没有屏蔽体时，电偶极子、磁偶极子，产生的电磁波传输通道为空气（可以假设为自由空间）； （3）有屏蔽体时，考虑屏蔽体的缝隙和孔洞，按照泄漏场的数学模型进行分析处理。其次：是传导干扰的传输通道 （1）容性耦合 （2）感性耦合 （3）电阻耦合 a.公共电源内阻产生的电阻传导耦合 b.公共地线阻抗产生的电阻传导耦合 c.公共线路阻抗产生的电阻传导耦合 以下是EMI干扰源相关的抑制方案： 1.高频变压器的屏蔽 为防止高频变压器的漏磁对周围电路产生干扰，可采用屏蔽带来屏蔽高频变压器的漏磁场。屏蔽带一般由铜箔制作，绕在变压器外部一周，并进行接地，屏蔽带相对于漏磁场来说是一个短路环，从而抑制漏磁场更大范围的泄漏。 高频变压器，磁心之间和绕组之间会发生相对位移，从而导致高频变压器在工作中产生噪声（啸叫、振动）。涡街流量计为防止该噪声，需要对变压器采取加固措施： （1）用环氧树脂将磁心（例如EE、EI磁心）的三个接触面进行粘接，抑制相对位移的产生； （2）用“玻璃珠”（Glass beads）胶合剂粘结磁心，效果更好。 分开来讲开关电源EMI抑制有9大措施： （1）合理的PCB设计