开关电源emi电路原理

开关电源的EMI处理方法

一、开关电源EMI整改中，关于不同频段干扰原因及抑制办法。

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。 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； ②RCD缓冲电路采用1N4007 慢管； ③VCC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； ⑧PCB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。 补充说明: 开关电源高频变压器初次间一般是屏蔽层的，以上未加缀述。开关电源是高频产品，PCB

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

开关电源EMI整改整改经验总结经验总结经验总结 整理：柏自飞

一． 1MHZ以内，以差模干扰为主。（整改建议） 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)。

二 . . 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，（整改建议）

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。

三 . . 5M以上，以共摸干扰为主，采用抑制共摸的方法（整改建议）

1. 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。

四 . . 20-30MHZ，（整改建议）

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. 五． 30-50MHZ，普遍是MOS管高速开通关断引起。（整改建议）

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；

开关电源原理及各功能电路详解

一、开关电源的电路组成

开关电源的主要电路是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。 开关电源的电路组成方框图如下：

开关电源电路方框图

二、输入电路的原理及常见电路

1、AC输入整流滤波电路原理：

输入滤波、整流回路原理图

① 防雷电路：当有雷击，产生高压经电网导入电源时，由MOV1、MOV2、MOV3：F1、F2、F3、FDG1组成的电路进行保护。当加在压敏电阻两端的电压超过其工作电压时，其阻值降低，使高压能量消耗在压敏电阻上，若电流过大，F1、F2、F3会烧毁保护后级电路。

② 输入滤波电路：C1、L1、C2、C3组成的双π型滤波网络主要是对输入电源的电磁噪声及杂波信号进行抑制，防止对电源干扰，同时也防止电源本身产生的高频杂波对电网干扰。当电源开启瞬间，要对C5充电，由于瞬间电流大，加RT1（热敏电阻）就能有效的防止浪涌电流。因瞬时能量全消耗在RT1电阻上，一定时间后温度升高后RT1阻值减小（RT1是负温系数元件），这时它消耗的能量非常小，后级电路可正常工作。

③ 整流滤波电路：交流电压经BRG1整流后，经C5滤波后得到较为纯净的直流电压。若C5容量变小，输出的交流纹波将增大。

2、 DC输入滤波电路原理：

① 输入滤波电路：C1、L1、C2组成的双π型滤波网络主要是对输入电源的电磁噪声及杂波信号进行抑制，防止对电源干扰，同时也防止电源本身产生的高频杂波对电网干扰。C3、C4为安规电容，L2、L3为差模电感。

② R1、R2、R3、Z1、C6、Q1、Z2、R4、R5、Q2、RT1、C7组成抗浪涌电路。在起机的瞬间，由于C6的存在Q2不导通，电流经RT1构成回路。当C6上的电压充至Z1的稳压值时Q2导通。如果C8漏电或后级电路短路现象，在起机的瞬间电流在RT1上产生的压降增大，Q1导通使Q2没有栅极电压不导通，RT1将会在很短的时间烧毁，以保护后级电路。