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抑制开关电源电磁干扰的措施开关电源存在着共模干扰和差模干扰两种电磁干扰形式。
根据上篇分析的电磁干扰源，结合它们的耦合途径，可以从EMI 滤波器、吸收电路、接地和屏蔽等几个方面来抑制干扰，把电磁干扰衰减到允许限度之内。
1.交流输入EMI 滤波器滤波是一种抑制传导干扰的方法，在电源输入端接上滤波器可以抑制来自电网的噪声对电源本身的侵害，也可以抑制由开关电源产生并向电网反馈的干扰。
电源滤波器作为抑制电源线传导干扰的重要单元，在设备或系统的电磁兼容设计中具有极其重要的作用。
电源进线端通常采用如图1 所示的EMI 滤波器电路。
该电路可以有效地抑制交流电源输入端的低频差模骚扰和高频段共模骚扰。
在电路中，跨接在电源两端的差模电容Cx1、Cx2 （亦称X 电容）用于滤除差模干扰信号，一般采用陶瓷电容器或聚脂薄膜电容器，电容值通常取0.1~ 0. 47F。
而中间连线接地的共模电容Cy1和Cy2 （亦称Y 电容）则用来短路共模噪声电流，取值范围通常为C1=C2 # 2200 pF。
抑制电感L1、L2 通常取100~ 130H，共模扼流圈L 是由两股等同并且按同方向绕制在一个磁芯上的线圈组成，通常要求其电感量L#15~ 25 mH。
当负载电流渡过共模扼流圈时，串联在火线上的线圈所产生的磁力线和串联在零线上线圈所产生的磁力线方向相反，它们在磁芯中相互抵消。
因此，即使在大负载电流的情况下，磁芯也不会饱和。
而对于共模干扰电流，两个线圈产生的磁场是同方向的，会呈现较大电感，从而起到衰减共模干扰信号的作用。
2.利用吸收电路开关电源产生EMI 的主要原因是电压和电流的急剧变化，因而需要尽可能地降低电路中电压和电流的变化率（ du/ dt 和di/ dt ）。
采取吸收电路能够抑制EMI，其基本原理就是在开关关断时为其提供旁路，吸收积蓄在寄生分布参数中的能量，从而抑制干扰的发生。
可以在开关管两端并联如图2（ a）所示的RC 吸收电路，开关管或二极管在开通和关断过程中，管中产生的反向尖峰电流和尖峰电压，可以通过缓冲的方法予以克服。
开关电源噪声分析及滤波器设计摘要：为了抑制开关电源噪声，文章对开关电源噪声产生的原因以及种类进行了分析阐述，并针对不同噪声提出了相应的抑制电路，最后将电路相结合得到完整的滤波电路，为开关电源的推广使用和抑制噪声提供参考。
关键词：开关电源；滤波器；输出电压在现代电子设备上,开关电源以其尺寸小、成本低和效率高而具有极高的价值，得到越来越广泛的应用。
但是，随着产品系统的复杂化和高集成化,开关电源噪声大、电磁干扰严重的缺点也越来越受到关注。
在开关电源中,滤波器对噪声的抑制起着显著的作用。
1.开关电源噪声分析EMI噪声按照传输途径的不同，可以划分为共模及差模干扰噪声。
在开关电源模块中差模干扰噪声具体表现为浪涌电压，其将会使开关电源输出电压幅值波动较大，使得开关电源无法提供稳定的电压。
浪涌电压所造成过高的瞬时电压很可能会导致电路的损坏，例如使得二极管被击穿或电容被烧坏，进而使电子设备无法正常工作。
对于高频尖峰脉冲数据采集电路而言，浪涌电压会对电路产生毛刺[1]1.1浪涌电压如图1为某L系列的AC－DC开关电源原理图。
由图可知，输电网中的高压电经过整形电路以及滤波电路作用后，输出电压信号再通过Buck变换器，由PFM电路来对输出电压的占空比进行调节，其原理为通过控制半导体JEFT管的导通与关断来输出电压，并保持电压的稳定。
由于场效应晶体管不停在导通以及关断之间变换，造成感性负载中的电流也随之不停地发生突变，进而导致第一级线圈中产生浪涌电压。
同样的，在输出端也会出现与开关频率相同的纹波，浪涌电压的大小决定于开关电源内部所包含的LC电压和等效串联电阻，而电压频率则与场效应晶体管导通关断状态转换频率一致，其为差模噪声[2]。
图1某L系列AC－DC开关电源原理1.2高频尖峰脉冲高频尖峰脉冲为共模噪声，其主要分为两种噪声。
一种是由于整流二极管的反向恢复特性而产生的［1］。
如图1中所示，二极管D1由于具有反向恢复特性，当场效应晶体管在导通与关断状态之间切换时会产生尖峰电流。
开关电源的电磁干扰及其滤波措施1引言开关电源与线性稳压电源相比，具有功耗小、效率高、体积小、重量轻、稳压范围宽等特点，广泛用于计算机及外围设备、通信、自动控制、家用电器等领域。
但开关电源的突出缺点是产生较强的电磁干扰(EMI)。
EMI信号既占有很宽的频率范围，又有一定的幅度，经传导和辐射会污染电磁环境，对通信设备和电子仪器造成干扰。
如果处理不当，开关电源本身就会变成一个干扰源。
随着电子产品的电磁兼容性(EMC)日益受到重视，抑制开关电源的EMI，提高电子产品的质量，使之符合有关EMC标准或规范，已成为电子产品设计者越来越关注的问题。
2开关电源产生EMI的原理开关电源产生EMI的因素较多，其中由基本整流器产生的电流高次谐波干扰和变压器型功率转换电路产生的尖峰电压干扰是主要因素。
它们所以产生于电源装置的内部，是由于开关电源中的二级管和晶体管在工作过程中产生的跃变电压和电流，通过高频变压器、储能电感线圈和导线以及系统结构、元件布局等而造成的。
基本整流器的整流过程是产生EMI最常见的原因。
这是因为正弦波通过整流器后不再是单一频率的电流，而是变成单向脉动电源，此电流波形分解为一直流分量和一系列频率不同的交流分量之和。
实验结果表明，较高的谐波(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，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，使接收机等产生噪声。
变压器型功率转换电路是实现变压、变频以及完成输出电压调整的部件，是开关稳压电源的核心，主要由开关管和高频变压器组成。
它产生的尖峰电压是一种有较大辐度的窄脉冲，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) 开关功率晶体管感性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电流，它在开关管过激励较大时，将造成尖峰噪声。
这个尖峰噪声实际上是尖脉冲，轻者造成干扰，重者有可能击穿开关管。
(2) 由高频变压器产生的干扰。
开关电源EMI滤波器原理和设计研究开关电源EMI滤波器是用来减少开关电源产生的电磁干扰(EMI)的一种装置。
EMI是指开关电源工作时产生的高频干扰信号，可能会对其他电子设备、无线通信和无线电接收产生干扰，影响它们的正常工作。
EMI滤波器通过合理设计，能有效地抑制开关电源产生的EMI信号，从而减少对其他设备的干扰。
EMI滤波器的原理是基于电流和电压的相位关系来实现的。
开关电源在工作时会产生高频电流脉冲，而这些电流脉冲会通过开关电源输入端的电容等元件，从而形成高频电流回路。
EMI滤波器通过给开关电源输入端加上一个电感元件，阻断高频电流回路的形成，从而减小EMI信号的辐射。
设计EMI滤波器时需要考虑以下几个因素：1.工作频率范围：EMI滤波器需要在开关电源产生EMI信号的频率范围内有效工作。
根据具体的应用环境和要求，选择合适的滤波器工作频率范围。
2.滤波特性：滤波器需要具有良好的滤波特性，对于较高频率的EMI信号能够有较好的抑制效果。
常用的滤波器类型有低通滤波器、带通滤波器和带阻滤波器等。
3.过渡区域：滤波器在过渡区域需要平衡阻抗和频率之间的变化。
过渡区域越宽，滤波器的性能越好。
过渡区域的宽度需要根据具体要求进行设计。
4.安全和可靠性：EMI滤波器需要满足安全和可靠性的要求。
在设计过程中，需要考虑电源参数范围、电流和电压的安全范围等因素，以确保滤波器的稳定性和可靠性。
设计EMI滤波器的方法有多种，可以根据需求选择不同的设计方法。
常见的方法包括线性滤波器设计、Pi型滤波器设计和C型滤波器设计等。
其中，Pi型滤波器是应用最广泛的一种，它由两个电感和一个电容组成，能够对高频信号进行抑制。
总之，开关电源EMI滤波器的原理和设计研究是为了降低开关电源产生的电磁干扰，保证其他设备的正常工作。
通过合理的滤波器设计和选择合适的滤波器类型，可以有效地减少EMI信号对其他设备的干扰，提高系统的抗干扰性能。
开关电源输入EMI滤波器设计与仿真/icoke911/摘要：开关电源中常用EMI滤波器抑制共模干扰和差模干扰。
三端电容器在抑制开关电源高频干扰方面有良好性能。
文中在开关电源一般性能EMI滤波器电路结构基础上，给出了使用三端电容器抑制高频噪声的滤波器结构。
并使用PSpice软件对插入损耗进行仿真，给出了仿真结果。
关键词：开关电源；EMI滤波器；三端电容器；插入损耗1开关电源特点及噪声产生原因随着电子技术的高速发展，电子设备种类日益增多，而任何电子设备都离不开稳定可靠的电源，因此对电源的要求也越来越高。
开关电源以其高效率、低发热量、稳定性好、体积小、重量轻、利于环境保护等优点，近年来取得快速发展，应用领域不断扩大。
开关电源工作在高频开关状态，本身就会对供电设备产生干扰，危害其正常工作；而外部干扰同样会影响其正常工作。
开关电源干扰主要来源于工频电流的整流波形和开关操作波形。
这些波形的电流泄漏到输入部位就成为传导噪声和辐射噪声，泄漏到输出部位就形成了波纹问题。
考虑到电磁兼容性的有关要求，应采用EMI电源滤波器来抑制开关电源上的干扰。
文中主要研究的是开关电源输入端的EMI滤波器。
2EMI滤波器的结构开关电源输入端采用的EMI滤波器是一种双向滤波器，是由电容和电感构成的低通滤波器，既能抑制从交流电源线上引入的外部电磁干扰，还可以避免本身设备向外部发出噪声干扰。
开关电源的干扰分为差模干扰和共模干扰，在线路中的传导干扰信号，均可用差模和共模信号来表示。
差模干扰是火线与零线之间产生的干扰，共模干扰是火线或零线与地线之间产生的干扰。
抑制差模干扰信号和共模干扰信号普遍有效的方法就是在开关电源输入电路中加装电磁干扰滤波器。
EMI滤波器的电路结构包括共模扼流圈(共模电感)L，差模电容Cx和共模电容Cy。
共模扼流圈是在一个磁环(闭磁路)的上下两个半环上，分别绕制相同匝数但绕向相反的线圈。
两个线圈的磁通方向一致，共模干扰出现时，总电感迅速增大产生很大的感抗，从而可以抑制共模干扰，而对差模干扰不起作用。
开关电源产生的噪声有两类：第一类：由于非线性产生的，为电源基频的奇次谐波。
电磁兼容标准对这种谐波发射的都有限制。
（GJB 151A中的CE101）第二类：开关工作模式产生的，频率较低的成分以差模形式出现在电源输入线上，频率较高的成分以共模形式出现。
共模噪声是由于高频成份辐射产生的：三极管与散热片之间的寄生电容，将三极管的开关噪声耦合导地线上，脉冲回路产生的辐射感应导所有导线上负载电流越大，或输入电压越低，则差模干扰越强共模干扰当输入电压最高时，最大，与负载无关。
干扰滤波器的种类根据要滤除的干扰信号的频率与工作频率的相对关系，干扰滤波器有低通滤波器、高通滤波器、带通滤波器、带阻滤波器等种类。
电磁兼容设计中，低通滤波器用得最多，因为：电磁干扰大多频率较高的信号，因为频率越高的信号越容易辐射和耦合数字电路中许多高次谐波是电路工作所不需要的，必须滤除，防止对其它电路产生干扰。
电源线上的滤波器都是低通滤波器。
高通滤波器用在干扰频率比信号频率低的场合，如在一些靠近电源线的敏感信号线上滤除电源谐波造成的干扰。
带通滤波器用在信号频率仅占较窄带宽的场合，如通信接收机的的天线端口上要安装带通滤波器，仅允许通信信号通过。
带阻滤波器用在干扰频率带宽较窄，而信号频率较宽的场合，如距离大功率电台很近的电缆端口处要安装阻带频率等于电台发射频率的带阻滤波器。
当信号频率与干扰频率考得很近时，需要滤波器的阶数较高。
考虑到器件的误差，有时过渡带的陡度不能达到理论值，因此要留有一定的富余量。
要注意的是，实际电路的阻抗很难估算，特别是在高频时（电磁干扰问题往往发生在高频），由于电路寄生参数的影响，电路的阻抗变化很大，而且电路的阻抗往往还与电路的工作状态有关，再加上电路阻抗不同的频率上也不一样。
因此，在实际中，哪一种滤波器有效主要靠试验的结果确定低通滤波器的过渡带低通滤波器的阶数(元件数)越高，其过渡带越短。
过渡带与器件数量的关系：当严格按照滤波器设计方法设计滤波电路时，每增加一个器件，过渡带的斜率增加20dB/十倍频程，或6dB/倍频程。
开关电源滤波器用途是什么
1.绿波杰能注意到，现在好的开关电源，都配备内置的电源滤波器了，也有的客户，因为开关电源在工作时，其产生的谐波干扰到了其它设备的正常运行，而配备外置的开关电源专用滤波器的，接触过一些这方面的实际案例。
2.开关电源专用滤波器，是一个无源双向滤波结构，主要是由滤波电容、滤波电感和电阻构成，一方面可以抑制来自电网的谐波，防止其进入开关电源，从而阻止了电网中的谐波通道；另一方面，就是抑制开关电源在工作时产生的高频谐波，防止其进入电网，从而阻隔了开关电源干扰其它敏感机电设备的通道。
除此之外，开关电源专用滤波器还可以缓解电网的DV/DT等。
EMC基础：开关电源噪声对策的基础知识及输入滤波器开关电源噪声对策的基础知识
此前对“差模（常模）噪声与共模噪声”和“串扰”的基本噪声进行了介绍。
下图是这些噪声及其相应的基本对策。
要想降低差模噪声（蓝色），可在电路板上缩小大电流路径的环路面积，并增加最优解耦和输入滤波器。
尽可能地抑制噪声的发生源–差模噪声是非常重要的，这也关系到降低共模噪声。
而降低共模噪声（红色）的方法有缩短布线，抑制串扰，还有切断共模路径（增加阻抗）。
后续将依次对图中红色字体所示的滤波器（输入滤波器及共模滤波器）和解耦进行解说。
开关电源的输入滤波器
开关电源的输入滤波器是针对共模噪声和差模噪声，分别采用适合不同噪声特性的滤波器。
差模滤波器
共模滤波器采用电容器、电感、铁氧体磁珠和电阻等。
图例中是使用了LC的π型滤波器。
各部件对噪声具有如下作用：
电容器：将噪声电流旁路到GND。
电感：反射噪声电流。
铁氧体磁珠：将噪声电流的低频信号通过电感成分反射、高频信号通过电阻成分转换为热。
电阻：将噪声电流转换为热。
共模滤波器
对于共模噪声的对策是使用共模滤波器（共模扼流圈）。
共模滤波器大致可以分电源线路用和信号线路用两种。
在开关电源的输入端一般使用电源线路用的共模滤波器。
通过提高共模电流路径的阻抗来切断路径。
开关电源滤波器
开关电源电磁干扰滤波器是无源网络，它具有双向抑制性能。
将它插入在交流电网中与电源之间，相当于这二者的 EMI 噪声之间加上一个阻断屏障，这样一个简单的无源滤波器起到了双向抑制噪声的作用，从而在各种电子设备中获得广泛的应用。
开关电源由于功耗小效率高，体积小，重量轻，稳压范围广，电路形式灵活等特点，广泛地应用于计算机、通信等各类电子设备。
但是随着开关电源的小型化，开关就要高频化，这种高频化，其基波本身也就构成了一个干扰源，发出一种更强的传导干扰波，此外通过改进元器件达到高频化的同时，也会因辐射干扰波而导致一种超标准值的杂散的信号。
这些信号构成了电磁干扰 (EMI)，被干扰对象是无线电通信。
为使无线电波不受电磁干扰的影响，就要采取措施限定这种电磁干扰，使之符合有关电磁兼容(EMC)标准或规范，这已经成为电子产品设计者越来越关注的问题。
开关电源电磁干扰 (EMI)的特点
开关电源功率变换器中的功率半导体器件的开关频率通常较高，功率开关器件在高频下的通、断过程中不可避免地要产生强大的电磁干扰。
与数字电路相比，开关电源 EMI 呈现出鲜明的特点：a.开关电源EMI 干扰源的位置比较清楚，主要集中在功率开关器件、二极管以及与之相连的散热器和高频变压器上。
b.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，其产生的EMI 噪声信号既具有很宽的频率范围，又有一定的强度。
c.印制电路板布线不当也是引起电磁干扰的主要原因。
这些干扰经传导和辐射对其他电子设备造成干扰。
任何电源线上传导干扰信号，均可用差模和共模信号来表示。
在一般情况下，差模干扰幅度小，频率低，所造成的干扰较小；共模干扰幅度大，频率高，还可以通过导线产生辐射，所造成的干扰较大。
因此，欲削弱传导干扰，把 EMI信号控制在有关EMC 标准规定的极限电平以下，最有效的方法就是在开关电源输入和输出电路中加装电磁干扰滤波器。
电磁干扰滤波器的设计
(1)电磁干扰滤波器设计原则
电磁干扰滤波器的设计与选择，应根据干扰源的特性、频率范围、电压、阻抗等参数及负载特性的要求综合考虑，通常要考虑以下几方面的问题：
1)要求电磁干扰滤波器在相应工作频段范围内，能满足负载要求的衰减特性，若一种滤波器衰减量不能满足要求的时候，则可采用多级联，可以获得比单级更高的衰减，不同的滤波器级联，可以获得在宽频带内良好的衰减特性。
2)要满足负载电路工作频率和需抑制频率的要求，如果遇到要抑制的频率和有用信号频率非常接近，则需要频率特性非常陡峭的EMI 滤波器。
3)在所要求的频率上，滤波器的阻抗必须与它连接的干扰源阻抗和负载阻抗相匹配，如果负载是高阻抗，则EMI 滤波器的输出阻抗应为低阻；如果电源或干扰源阻抗是低阻抗，
则EMI 滤波器的输出阻抗应为高阻；如果电源阻抗或干扰源阻抗是未知的或者是在一个很大的范围内变化，很难得到稳定的滤波特性，为了使EMI 滤波器获得良好的滤波特性，应在其输入和输出端，同时并接一个固定电阻。
4)电磁干扰滤波器必须具有一定耐压能力，要根据电源和干扰源的额定电压来选择滤波器，使它具有足够高的额定电压，以保证在所有预期工作的条件下都能可靠地工作，能够经受输入瞬时高压的冲击。
5)滤波器允许通过的电流应与电路中连续运行的额定电流一致。
电流定高了，会加大滤波器的体积和重量；电流定低了，又会降低滤波器的可靠性。
6)滤波器应具有足够的机械强度，结构简单，重量轻，体积小，安装方便，安全可靠。
(2)电磁干扰滤波器的电路结构与参数选择
图 1 是开关电源EMI 滤波器的电路。
其中L1、 L 2为共模扼流圈，其结构见图 2。
由于它的两个线圈匝数相等，这两个电感对于差模电流和主电流所产生的磁通是方向相反、互相抵消的，因而不起作用；而对于共模干扰信号，能够得到一个大的电感量呈现高阻抗，以获得最大的滤波效果，因此对其有良好的抑制作用。
但是，由于种种原因，如磁环的材料不可能做到绝对均匀，两个线圈的绕制也不可能完全对称等，使得L1和L 2的电感量是不相等的，于是， (L1－L 2 )形成差模电感，它和L3与 L 4形成的独立差模抑制电感与 C x电容器又组成 L － N 独立端口间的一个低通滤波器，用来抑制电源线上存在的差模干扰信号。
在选择滤波元件时，一定要保证输入滤波器谐振频率低于开关电源的工作频率。
由于随着电源工作频率的升高，滤波器对运行噪声将更容易抑制，所以设计中要注意滤波器在工作频率低时的抑制效果。
C X 电容被用来衰减差模干扰， C Y 用来衰减共模干扰， R 用于消除可能在滤波器中出现的静电积累。
若电容的容量大于0.1 μ F 时，该放电电阻的阻值应为
R ＝ t /(2.21C)
式中， t ＝ 1 s；C 为2 个C X 的总和值。
在图 1 所示电路中各元件参数在下列范围内选择：
C X为 0.1～２μ F；C Y为 2 200 pF～0.033 μ F；L1、 L 2为几至几十毫亨；随工作电流的不同而选择不同参数。
共模扼流圈使用的磁心有环形、 E 形和U 形等，一般采用铁氧体材料。
环形磁心适用于大电流小电感量，它的磁路比E 形和U 形长，没有间隙，用较少的圈数可获得较大的电感量，由于这些特点，它具有较佳的频率特性。
E 形磁心的线圈泄漏磁通小，故当电感漏磁有可能影响其他电路或其他电路与共模电感有磁耦合，而不能获得所需要的噪声衰减效果时，应考虑采用E 形磁心作共模电感。
L 3、 L 4一般采用金属粉压磁心，由于粉压磁心适用频率范围较低，在几十千赫～几兆赫，其直流重叠特性好，在大电流应用时电感量也不会大幅度下降，最适合作差模电感。
差模电容 C X 接在交流进线两端，它上面除加有额定交流电压外，还会叠加交流进线之间存在的各种 EMI 峰值电压，所以该电容的耐压及耐瞬态峰值电压的性能要求较高；同时要求该电容失效后，不能危及后面电路及人身安全。
C X电容器的安全等级又分为 X
1和 X 2两类， X 1类适用于一般场合， X 2类适用于会出现高的噪声峰值电压的应用场合。
因此，要根据 EMI 滤波器的应用场合和可能存在的EMI 信号的峰值，正确选用适合安全等级的电容。
共模电容 C Y接在交流电进线与机壳地之间，要求它们在电气和机械性能上，应有足够大的安全余量，万一它们发生击穿短路，将使设备机壳带上交流电，如设备的绝缘或接地保护失效，可能使操作人员遭受电击，甚至危及人身安全。
因此 C Y电容器的容量要进行限制，使其在额定频率的电压下漏电流小于安全规范值。
另外还要求有足够的耐压及耐瞬态高峰值电压的余量，并且万一发生电压击穿它应处于开路状态，而不会使设备机壳带电。
由于滤波器工作在高电压、大电流、恶劣的电磁干扰环境中，因此在设计和选择滤波器时，必须考虑所用电感器和电容器的安全性能，对于电感线圈，其磁心、绕线的材料，绝缘材料和绝缘距离、线圈温升等都应予以重视。
对于电容，其电容种类、耐压、安全等级、容量和漏电等都应优先考虑，特别要求选择经过国际安全机构安全认证的产品。
电磁干扰滤波器的安装
恰当地安装滤波器，才能获得良好的效果，通常情况下应考虑以下几点。
1)滤波器应尽量靠近设备入口处安装，应尽量缩短在设备内没有经过滤波器的交流进线。
最好安装在干扰源出口处，再将干扰源和滤波器完全屏蔽起来。
如果干扰源内腔空间有限，则应在靠近干扰源电源线出口外侧，滤波器壳体与干扰源壳体应进行良好的搭接。
2)滤波器的输入和输出线必须分开，防止输入端与输出端线路耦合，降低滤波特性，通常利用隔板或底盘来固定滤波器。
若不能实施隔离方法，则采用屏蔽引线。
3)滤波器中电容器导线应尽量短，以防止感抗与容抗在某频率上形成谐振。
4)滤波器接地线上有很大的短路电流，能辐射电磁干扰，要进行良好的屏蔽。
5)焊接在同一插座上的每根导线必须进行滤波，否则会完全失去滤波的衰减特性。
6)管状滤波器必须完全同轴安装，使电磁干扰电流成辐射状流过滤波器。
