内容摘要
现代电子、通信技术的发展对电源的要求越来越高。高频开关电源以其体积小、重量轻、变换效率高等优点，广泛应用于家电、计算机、通信、控制等设备中。但高频开关电源固有的高频辐射及传导的电磁干扰发射对开关电源效率及使用的影响已成为人们关注的热点。因此，本文主要研究了高频开关电源电磁干扰及其抑制措施。论文首先介绍了开关电源的概念、高频开关电源电磁干扰产生的原因，并综述了高频开关电源的发展趋势，其次具体探讨了抑制高频开关电源电磁干扰的措施。
关键词：高频开关电源；电磁干扰；抑制措施
目录
内容摘要 ........................................................................................................................... I 引言 (1)
1 高频开关电源电磁干扰产生的原因分析 (2)
1.1 开关电源的定义 (2)
1.2 高频开关电源的电磁干扰分析 (2)
1.3 高频开关电源的发展趋势 (3)
2 高频开关电源的电磁干扰的抑制措施 (6)
2.1 抑制开关电源中各类电磁干扰源 (6)
2.2 破坏电磁干扰传输途径 (6)
2.3 其它解决方法 (8)
3 高频开关电源电子干扰滤波的分析与仿真 (9)
3.1 研究方法和实验方案 (9)
3.2 开关电源电磁干扰的仿真 (10)
结论 (12)
参考文献 (13)
引言
开关电源由于具有体积小、重量轻、效率高、稳压范围宽等许多优点，己经广泛应用于计算机及其外围设备、通信、自动控制、家用电器等领域。然而，开关电源自身产生的各种噪声干扰却形成了一个很强的电磁干扰源。这些干扰随着开关频率的提高、输出功率的增大而明显地增强，不仅对与通信电源在同一电网上供电的其它设备及电网产生干扰，同时对由通信电源供电的其它设备产生干扰，使设备不能正常工作；另一方面严重的谐波电压电流在开关电源内部产生电磁干扰，从而造成开关电源内部工作的不稳定，使电源的性能降低。因此，只有提高开关电源的电磁兼容性，才能发挥开关电源的更大优势，使开关电源在那些对电源噪声指标有严格要求的场合下被采用。
1 高频开关电源电磁干扰产生的原因分析
1.1 开关电源的定义
开关电源是作为线性稳压电源的一种替代物出现的，开关电源这一称谓也是相对于线性稳压电源而产生的。顾名思义，开关电源就是电路中的电力电子器件工作在开关状态的电源。这样一来，如果把四大类基本电力电子电路（AC-DC电路、DC-AC电路、AC-AC电路、DC-DC电路）都看成电源电路，则所有的电力电子电路也都可以看成开关电源电路。但是在实际应用中，开关电源所涵盖的范围比这个范围要小的多。同时具备三个条件的电源可称之为开关电源，这三个条件就是：开关（电路中的电力电子器件工作在开关状态而不是线性状态）、高频（电路中的电力电子器件工作在高频而不是接近工频的低频）和直流（电源输出是直流而不是交流）。
1.2 高频开关电源的电磁干扰分析
根据开关电源的工作原理可知，开关电源本身就是一个很强的电磁干扰源。开关电源产生的干扰，按干扰源种类，可分为尖峰干扰和谐波干扰两种；若按耦合通路来分，可分为传导干扰和辐射干扰两种。传导干扰通过交流电源传播，频率低于30MHz；辐射干扰通过空气传播，频率在30MHz以上。下面就以传导干扰和辐射干扰来分析开关电源产生的电磁干扰。
（1）一次整流器
一次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电源通过整流后变成单向脉动电源，已不再是单一频率的电流，此电流可分解为一直流分量和一系列频率不同的谐波分量之和，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。
（2）开关管与二次整流管
开关管、二次整流管高频通断时所产生的电压、电流变化率dv/dt、di/dt是具有较大幅度的脉冲，频带较宽且谐波丰富，是一个很强的干扰源。开关管是开关电源的核心器件，同时也是干扰源。其工作频率直接与电磁干扰的强度相关。随着开关管的工作频率升高，开关管电压、电流的切换速度加快，其传导干扰和辐射干扰也随之增加。
（3）高频开关变压器
开关管负载为高频开关变压器初级线圈，在开关管导通瞬间，初级线圈产生很大的涌流，并出现较高的浪涌尖峰电压；在开关管断开瞬间，由于初级线圈的漏磁通，致使一部分能量没有传输到次级线圈，而是通过集电极电路中的电容、电阻形成带有尖峰的衰减振荡，叠加在关断电压上，形成关断电压尖峰，产生与初级线圈接通时一样的磁化冲击电流瞬变。这个噪声会传导到输入、输出端，形成传导干扰，重者有可能击穿开关管。
另外，高频开关变压器初级线圈、开关管和滤波电容构成的高频开关电流环路可能会产生较大的空间辐射，形成辐射干扰。如果电容滤波容量不足或高频特性不好，电容上的高频阻抗会使高频电流以差模方式传导到交流电源中形成传导干扰。
（4）控制电路引起的电磁干扰
控制电路中周期性的高频脉冲信号，如振荡器产生的高频脉冲信号等将产生高频高次谐波，对周围电路产生电磁干扰。
（5）杂散参数影响产生的电磁干扰
在传导干扰频段，多数开关电源干扰的耦合通道是可以用电路网络来描述的。但是，在开关电源中的任何一个实际元器件，如电阻器、电容器、电感器乃至开关管、二极管都包含有杂散参数，且研究的频带愈宽，等值电路的阶次愈高，因此，包括各元器件杂散参数和元器件间的耦合在内的开关电源的等效电路将复杂得多。在高频时，杂散参数对耦合通道的特性影响很大，分布电容的存在成为电磁干扰的通道。另外，在开关管功率较大时，集电极一般都需加上散热片，散热片与开关管之间的分布电容在高频时不能忽略，它能形成面向空间的辐射干扰和电源线传导的传导干扰。
1.3 高频开关电源的发展趋势
（1）高频化
电气产品的变压器、电感和电容的体积、重量与供电频率的平方根成反比，当把频率从50Hz提高到20kHz以上，提高几百倍甚至上千倍的话，用电设备的体积和重量大体可以下降至工频设计的5%~10%以上。电镀、电解、电加工、充电、浮充电、电力合闸用等各种直流电源通过实现功率变换成为“开关变换类电源”，不仅可以大幅度节约材料，还可节约用电30%以上。
（2）模块化
在电源集成技术的发展进程中，已经经历了电力半导体器件模块化，功率与
控制电路的集成化，集成无源元件（包括磁集成技术）等发展阶段。随着大规模分布电源系统的发展，一体化的设计观念被推广到大容量、高电压的电源系统，产品设计中提高了集成度，出现了集成电力电子模块（IPEM）。IPEM将功率器件与电路、控制以及检测、执行等元件集成为一体封装的模块，既可用于标准设计，也可用于专用、特殊设计。
无论是AC/DC或是DC/DC变换器都是朝着模块化方向发展，其特点是：可用模块电源组成分布式电源系统；可以设计成N+1冗余电源系统，从而提高可靠性；可以做成插入式结构，实现热更换，从而在运行中出现故障时能快速更换模块插件；多台模块并用可实现大功率电源系统。此外，还可在电源系统建成后，根据需要扩充容量。
（3）并联均流
随着高频电源技术及新型功率器件的发展，对大容量高频开关电源的研究和开发已成为当今电力电子学的主要研究领域，并派生了多个新的研究方向。从电路的角度来考虑开关电源的容量扩充技术，可分为两大类：
第一类，通过器件的串、并联增大电源的工作电压或电流，实现扩容的目的。该技术必须认真处理串联器件的均压问题和并联器件的均流问题，由于器件制造工艺和参数的离散性，限制了器件的串、并联数目，且串、并联数目越多，装置的可靠性越差。第二类，通过多台单机电源的并联，实现扩容和冗余设计的目的。该技术是在器件并联技术的基础上进一步大容量化的有效手段，借助于可靠的电源并联技术，在单机容量适当的情况下，可简单地通过并联运行方式得到大容量装置，每台单机只是装置的一个单元或一个模块。通过改变并联模块的数量来满足不同功率的负载，设计灵活。模块化电源系统完全打破了单机电源在功率上的局限，用户可以根据电源的功率需求进行组合，当某一模块发生故障，可以热更换此模块，而其他模块平均分担该故障模块的负载，不影响整个系统的工作。
（4）数字化
在传统功率电子技术中，控制部分是按模拟信号来设计和工作的。现在数字信号、数字电路显得越来越重要，数字信号处理技术日趋完善，显示出越来越多的优点：
1）通过软件实现采样信号数据处理以及复杂控制算法，使电源具有智能化特点。
2）电源工作参数通过软件更改并固化在非易失性存储器中，升级方便灵活。
3）高性能微控制器可以在实现复杂功能要求的同时，简化电源系统的硬件电路。
4）采用数字控制技术，突破了模拟电路的瓶颈，提高了系统的稳定性与可靠性。
5）有利于知识产权的保护。
由于数字电路的种种优点，数字开关电源已经广泛应用在计算机、通讯、工业、医疗等领域，成为国内外开关电源行业发展的必然趋势。
（5）绿色化
在致力于节能减排，提高能源利用率的大趋势下，大功率电源系统的绿色化成为一个越来越重要的问题。所谓电源绿色化有两层含义：首先是显著节电，这意味着发电容量的节约，而发电是造成环境污染的重要原因，所以节电就可以减少对环境的污染；其次这些电源不能或尽量减少对电网产生污染，国际电工委员会（IEC）对此制订了一系列的标准，如IEC555、IEC917、IEC1000等。事实上，许多功率电子节电设备，往往会变成对电网的污染源：向电网诸如严重的高次谐波电流，使功率因数下降，使电网电压耦合许多毛刺尖峰，甚至出现缺角和畸变。20世纪末，各种有源滤波器和有源补偿器的方案诞生，有了多种修正功率因数的方法。这些为21世纪批量生产各种绿色开关电源产品奠定了基础。
2 高频开关电源的电磁干扰的抑制措施
2.1 抑制开关电源中各类电磁干扰源
（1）功率因数校正（PFC）技术
为了解决输入电流波形畸变和降低电流谐波含量，开关电源需要使用功率因数校正（PFC）技术。PFC技术使得电流波形跟随电压波形，将电流波形校正成近似的正弦波。从而降低了电流谐波含量，改善了桥式整流电容滤波电路的输入特性，同时也提高了开关电源的功率因数。
（2）软开关技术
软开关技术是减小开关器件损耗和改善开关器件电磁兼容特性的重要方法。开关器件开通和关断时会产生浪涌电流和尖峰电压，这是开关管产生电磁干扰及开关损耗的主要原因。使用软开关技术使开关管在零电压、零电流时进行开关转换可以有效地抑制电磁干扰。使用缓冲电路吸收开关管或高频变压器初级线圈两端的尖峰电压也能有效地改善电磁兼容特性。
（3）整流管串联电感电路
输出整流二极管的反向恢复问题可以通过在输出整流管上串联一个饱和电感来抑制，饱和电感与二极管串联工作。饱和电感的磁芯是用具有矩形BH曲线的磁性材料制成的。同磁放大器使用的材料一样，这种磁芯做的电感有很高的磁导率，该种磁芯在BH曲线上拥有一段接近垂直的线性区并很容易进入饱和。实际使用中，在输出整流二极管导通时，使饱和电感工作在饱和状态下，相当于一段导线；当二极管关断反向恢复时，使饱和电感工作在电感特性状态下，阻碍了反向恢复电流的大幅度变化，从而抑制了它对外部的干扰。
2.2 破坏电磁干扰传输途径
（1）采用电源输入EMI滤波器
滤波是抑制传导干扰的一种很好的办法。例如，在电源输入端接上滤波器，可以抑制开关电源产生并向电网反馈的干扰，也可以抑制来自电网的噪声对电源本身的侵害。在滤波电路中，还可采用很多专用的滤波元件，如穿心电容器、三端电容器、铁氧体磁环，它们能够改善电路的滤波特性。恰当地设计或选择滤波器，并正确地安装和使用滤波器，是抗干扰技术的重要组成部分。在电源进线端通常采用如图2.1所示电路。该电路对共模和差模纹波干扰均有较好抑制作用。
交流输入输出
C4C1
C2C3
L
图2.1 电源输入EMI 滤波器
图2.1中各元器件的作用：
① L ，C1，C2用于滤除共模干扰信号。L 是共模电感，通常电感量为2mH ～33mH 左右。C1，C2为旁路电容，又称Y 电容。电容量要求2200pF 左右。电容量过大会影响设备的绝缘性能。
② C3，C4用于滤除差模干扰信号。C3，C4为电源跨接电容，又称X 电容。常用陶瓷电容或聚脂薄膜电容。电容量取0.22μF ～0.47μF 。
（2）采用开关管和输出二极管的缓冲电路由于开关管和输出二极管的高速开关引起的干扰，可以通过增加缓冲电路来减小。如图2.2所示：
图2.2 缓冲电路
① 图2.2中C1，R1，D1组成snubber 电路，吸收残存在变压器漏感中的能量，能够减小开关管关断时的浪涌电压。
② 图2.2中C2，R2，D2组成开关管缓冲电路，减小开关管的dV/dt ，即减小由此产生的干扰。
③ 图2.2中C3，R3组成输出二极管的缓冲电路，减小di/dt ，另外输出二极管应采用肖特基或者超快速恢复二极管。.使用屏蔽和接地降低电磁敏感设备的敏
感性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。
2.3 其它解决方法
（1）采取合理的印制板布局
印制板布局时，要将模拟电路区和数字电路区合理地分开，电源和地线单独引出，电源供给处汇集到一点。控制电路和功率电路分开，采用单点接地方式。脉冲电流流过的区域最好远离输入输出端子，使噪声源和出口分离。尽量缩小由高频脉冲电流所包围的面积，缓冲电路尽量贴近开关管和输出整流二极管，器件多选用贴片元件和尽可能缩短元件的引脚长度，以减小元件分布电感的影响。在Vdd及Vcc电源端尽可能靠近器件接入滤波电容，以缩短开关电流的流通途径。
（2）采取合理的PCB布线
PCB布线时，高频数字信号线要用短线，主要信号线最好集中在PCB板中心，同时电源线尽可能远离高频数字信号线或用地线隔开。其次，可以根据耦合系数来布线，尽量减少干扰耦合。印制板的电源线和地线印制条尽可能宽，以减小线阻抗，从而减小公共阻抗引起的干扰噪声。另外相邻印制线之间不应有过长的平行线，走线尽量避免平行，采用垂直交叉方式，线宽不要突变，也不要突然拐角，禁止环形走线。滤波器的输入和输出线必须分开，禁止将开关电源的输入线和输出线捆扎在一起。
3 高频开关电源电子干扰滤波的分析与仿真
3.1 研究方法和实验方案
（1）开关电源频率分布
根据开关电源产生共模、差模干扰的特点，可以粗略按干扰的分布划分3个频段:0.15~0.50MHz差模干扰为主；0.5~5MHz差模、共模干扰共存；5~30MHz共模干扰为主。
（2）共模和差模等效电路
在进行EMI电源滤波器电路结构分析时，通常将共模干扰和差模干扰分开分析，分别计算各自等效电路的A参数矩阵，并得出对应的插入损耗。
分别给出滤波器在理想状态下的共模等效电路和差模等效电路如图3.1、图3.2所示。
2
2 L DM
图3.1 理想共模等效电路图3.2 理想差模等效电路
（3）干扰信号分析
近年来，共模和差模干扰信号分离技术发展日渐成熟，可通过多种方法获得共模和差模干扰信号各自的相量成分大小。常用的干扰信号分离方法有电流探棒、差模拒斥网络以及干扰分离器等。在进行传导型电磁干扰测量时，必须使用传输线阻抗稳定网络，它是电磁兼容检测规定的线性阻抗固定网络，其主要功能是提供待测物工作电源，隔绝外部干扰，并提供一个固定阻抗，以摄取待测物干扰，利用频谱分析仪读取干扰的大小，测量电路如图3.3所示。当分别获知干扰源共模和差模干扰大小时，便可利用共模和差模等效滤波电路，并依据所需的衰减量设计适当的元件值根据现有条件，通过对测试结果和标准要求的综合分析可得滤波器抑制共模和差模干扰需要达到衰减量。共模和差模插入损耗与频率对应关系如表3.1所示。
图3.3 传导型MEI测量装置
表3.1 插入损耗和频率的对应关系
f/MHz 0.2 0.4 0.6 0.8 l 5 10
共模电路插
43 50 58 68 70 58 55
入损耗/dB
差模电路插
50 56 62 66 70 64 58
入损耗/dB
3.2 开关电源电磁干扰的仿真
所有算法采用Matlab语言编程实现。从程序功能分为滤波器设计和滤波器分析两大模块。
（1）共模电感和差模电感的计算
共模电感和差模电感的计算频点是根据开关电源的工作频率来取值的，分别是工作频率、谐波频率及几个高频点。
（2）仿真结果分析
测试工作是对EMI电源滤波器性能做出评价的重要依据，一般在电磁中进行。电磁屏蔽室是能够提供防止电磁干扰、净化电磁环境试验场所插入损耗常用的设备，一般是频谱分析仪、人工电源网络等，该实验使用的分析仪型号为HP3585ASPECTRUMAN ALYZER20 Hz~40 MHz。表3.2所示为滤波器实际测得的共模和差模插入损耗。仿真结果如图3.4和3.5所示。
表3.2 实测插入损耗值
f/MHz 0.01 0.1 0.2 0.2 0.4 0.5 0.6 0.8 1 5 10 共模插入
13 38 44 49 60 63 65 68 70 75 68 损耗/dB
差模插入
31 50 55 58 66 69 70 73 74 72 69 损耗/dB
图3.4 差模插入损耗
图3.5 共模插入损耗
结论
在开发和设计高频开关电源中，如何有效抑制高频开关电源的电磁干扰，同时提高高频开关电源本身对电磁干扰的抗干扰能力是一个重要课题。影响高频开关电源电磁干扰的因素很多，如逻辑器件的选择和安装位置、系统整个电路的布局、接地线的布置等，在设计时都应加以考虑，以求全面抑制电磁干扰。本文从分析高频开关电源的基本结构入手，分析了电磁干扰产生的原因，提出了3种抑制电磁干扰的方法。
参考文献
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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
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
EMC技术一_电磁干扰的现象，产生条件与兼容标准 (2011-10-14 09:24) 分类：专业学习 一,电磁干扰的现象 一个典型的电磁干扰现象是电视机屏幕上的干扰条纹。这些条纹来自附近的数字设备，例如个人计算机、VCD、DVD或其它数字视频设备。 根据电磁理论，导体中变化的电流会产生电磁场辐射，电流变化率（频率）越高，则辐射效率越高。因此任何依靠高频电流工作的电子设备在工作时都会产生电场波辐射。这些电场波会对附近的敏感设备产生干扰。 数字视频设备与电视接收机之间的干扰问题之所以十分突出，就是因为电视机是灵敏度很高的电场波接收设备，而数字脉冲信号中含有丰富的高次谐波，这些高次谐波的辐射效率很高。 电磁兼容三要素：任何电磁兼容性问题都包含三个要素，即干扰源、敏感源和耦合路径，这三个要素中缺少一个，电磁兼容问题就不会存在。因此，在解决电磁兼容问题时，也要从这三个要素入手进行分析，查清这三个要素是什么，然后根据具体情况，采取适当的措施消除其中的一个。 二,产生电磁干扰的条件: 1,突然变化的电压或者电流即dv/dt或者di/dt很大.2,辐射导线或者传导天线.当电压或电流发生迅速变化时，就会产生电磁辐射现象，导致电磁干扰。 因此，最近电磁干扰问题日益突出的主要原因之一就是脉冲电路（数字电路、脉冲电源）的大量应用。凡是存在这种电压或电流突然变化的地方，都要考虑电磁干扰问题 三,常见的干扰源. 环境中的电磁干扰分为自然的和人为的两种。 自然干扰源：雷电是一种主要的自然干扰源，雷电产生的干扰可以传到数千公里以外的地方。雷电干扰的时域波形是叠加在一串小随机脉冲背景上的一个大尖峰脉冲。宇宙噪声是电离辐射产生的，在一天中不断变化。太阳噪声则随着太阳的活动情况剧烈变化。自然界的噪声主要会对通信造成干扰。 人为干扰源：电磁干扰产生的根本原因是导体中有电压或电流的变化，即较大的 dV/dt或dI/dt。dV/dt或dI/dt能够使导体产生电磁波辐射。一方面，人们可以利用这一特点实现特定的功能，例如，无线通信、雷达和其它功能，另一方面，电子设备在工作时，由于导体中的dV/dt、dI/dt，会产生伴随电磁辐射。无论主观上出于什么目的，客观上对电磁环境造成了污染。 随着电子技术的广泛应用，电磁污染的情况越来越严重。
电磁干扰是人们早就发现的电磁现象，它几乎和电磁效应的现象同时被发现，1981年英国科学家发表“论干扰”的文章，标志着研究干扰问题的开始。1989年英国邮电部门研究了通信中的干扰问题，使干扰问题的研究开始走向工程化和产业化。 电磁干扰EMI(Electromagnetic Interference)，有传导干扰和辐射干扰两种。传导干扰是指通过导电介质把一个电网络上的信号耦合（干扰）到另一个电网络。辐射干扰是指干扰源通过空间把其信号耦合（干扰）到另一个电网络。在高速PCB及系统设计中，高频信号线、集成电路的引脚、各类接插件等都可能成为具有天线特性的辐射干扰源，能发射电磁波并影响其他系统或本系统内其他子系统的正常工作。 电磁干扰(EMI) EMI是干扰电缆信号并降低信号完好性的电子噪音，EMI通常由电磁辐射发生源如马达和机器产生的。 自从电子系统降噪技术在70 年代中期出现以来，主要由于美国联邦通讯委员会在1990 年和欧盟在1992 提出了对商业数码产品的有关规章，这些规章要求各个公司确保它们的产品符合严格的磁化系数和发射准则。符合这些规章的产品称为具有电磁兼容性EMC（Electromagnetic Compatibility）。 电磁干扰三要素 理论和实践的研究表明，不管复杂系统还是简单装置，任何一个电磁干扰的发生必须具备三个基本条件：首先应该具有干扰源；其次有传播干扰能量的途径和通道；第三还必须有被干扰对象的响应。在电磁兼容性理论中把被干扰对象统称为敏感设备（或敏感器）。 因此干扰源、干扰传播途径（或传输通道）和敏感设备称为电磁干扰三要素。 一般说来电磁干扰源分为两大类：自然干扰源与和人为干扰源。电磁干扰传播途径一般也分为两种：即传导耦合方式和辐射耦合方式。敏感设备是对干扰对象总称，它可以是一个很小的元件或一个电路板组件，也可以是一个单独的用电设备甚至可以是一个大型系统。 干扰源分类 一般来说电磁干扰源分为两大类：自然干扰源和人为干扰源。 自然干扰源主要来源于大气层的天电噪声、地球外层空间的宇宙噪声。他们既是地球电磁环境的基本要素组成部分，同时又是对无线电通讯和空间技术造成干扰的干扰源。自然噪声会对人造卫星和宇宙飞船的运行产生干扰，也会对弹道导弹运载火箭的发射产生干扰。 人为干扰源是有机电或其他人工装置产生电磁能量干扰，其中一部分是专门用来发射电磁能量的装置，如广播、电视、通信、雷达和导航等无线电设备，称为有意发射干扰源。另一部分是在完成自身功能的同时附带产生电磁能量的发射，如交通车辆、架空输电线、照明器具、电动机械、家用电器以及工业、医用射频设备等等。因此这部分又成为无意发射干扰源。 干扰源的分类方法很多，除了上述分类方法外，从电磁干扰属性来分，可以分为功能型干扰源和非功能性干扰源。功能性干扰源系指设备实现功能过程中造成对其他
一、开关式稳压电源的基本工作原理 开关式稳压电源接控制方式分为调宽式和调频式两种，在实际的应用中，调宽式使用得较多，在目前开发和使用的开关电源集成电路中，绝大多数也为脉宽调制型。因此下面就主要介绍调宽式开关稳压电源。 调宽式开关稳压电源的基本原理可参见下图。 对于单极性矩形脉冲来说，其直流平均电压Uo取决于矩形脉冲的宽度，脉冲越宽，其直流平均电压值就越高。直流平均电压Ｕ。可由公式计算， 即Uo=Um×T1/T 式中Um为矩形脉冲最大电压值；T为矩形脉冲周期；T1为矩形脉冲宽度。 从上式可以看出，当Um 与T 不变时，直流平均电压Uo 将与脉冲宽度T1 成正比。这样，只要我们设法使脉冲宽度随稳压电源输出电压的增高而变窄，就可以达到稳定电压的目的。 二、开关式稳压电源的原理电路 1、基本电路
图二开关电源基本电路框图 开关式稳压电源的基本电路框图如图二所示。 交流电压经整流电路及滤波电路整流滤波后，变成含有一定脉动成份的直流电压，该电压进人高频变换器被转换成所需电压值的方波，最后再将这个方波电压经整流滤波变为所需要的直流电压。 控制电路为一脉冲宽度调制器，它主要由取样器、比较器、振荡器、脉宽调制及基准电压等电路构成。这部分电路目前已集成化，制成了各种开关电源用集成电路。控制电路用来调整高频开关元件的开关时间比例，以达到稳定输出电压的目的。 ２．单端反激式开关电源 单端反激式开关电源的典型电路如图三所示。电路中所谓的单端是指高频变换器的磁芯仅工作在磁滞回线的一侧。所谓的反激，是指当开关管VT1 导通时，高频变压器Ｔ初级绕组的感应电压为上正下负，整流二极管VD1处于截止状态，在初级绕组中储存能量。当开关管VT1截止时，变压器Ｔ初级绕组中存储的能量，通过次级绕组及VD1 整流和电容Ｃ滤波后向负载输出。
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。
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
电磁干扰的危害 作者：张林昌 作者单位：北方交通大学抗电磁干扰研究中心 刊名： 安全与电磁兼容 英文刊名：SAFETY & EMC 年，卷(期)：2001(1) 被引用次数：8次 本文读者也读过(10条) 1.张林昌电磁辐射测量场地与设施的进展[期刊论文]-华北电力大学学报2002,29(z1) 2.窦维苹.张林昌.DOU Weiping.Zhang Linchang暴露于手机下45°人体模型内外场和能量分布的研究[期刊论文]-微波学报2000,16(3) 3.高攸纲展望21世纪的环境电磁学及电磁兼容技术[会议论文]-1999 4.杨长杰电磁兼容发射辐射测试中的新技术[期刊论文]-安全与电磁兼容2004(3) 5.海涛印制板设计的电磁抑制技术[期刊论文]-通信技术2000(2) 6.廖欣国外电磁兼容标准化动态[期刊论文]-中国标准化1998(11) 7.展望电工技术前沿活跃学术问题交流--"电工技术前沿问题学术论坛"胜利落幕[期刊论文]-电工技术杂志 2004(11) 8.贾好来PWM系统电磁兼容设计[期刊论文]-电气自动化2001,23(1) 9.张林昌测量接收机[期刊论文]-电子质量2001(5) 10.周克生.张林昌高速电气化铁道无线电噪声预测[期刊论文]-铁道学报1999(2) 引证文献(8条) 1.李丽光.谭业发.蔡文利.储伟俊.李华兵表面改性SiO2复合材料吸波性能的研究[期刊论文]-兵工学报 2009(6) 2.李丽光.谭业发.储伟俊.王小龙.谭华Ni-SiC/铁氧体复合材料涂层的制备及其吸波性能[期刊论文]-机械工程材料 2009(3) 3.雷停.管登高.徐冠立.孙遥.龚赢赢.孙传敏含镀锡镍玻璃纤维新型电磁屏蔽涂料的研制[期刊论文]-安全与电磁兼容 2012(5) 4.沈远茂.石丹.高攸纲.刘鹤勇.刘素玲利用多天线源搅拌改善混响室场均匀性的分析[期刊论文]-电波科学学报2009(4) 5.叶高文开关柜的抗电磁干扰技术研究[期刊论文]-机电产品开发与创新 2010(6) 6.李晓图书馆自动化设备的电磁兼容[期刊论文]-现代图书情报技术 2003(3) 7.李晓EMC--给图书馆设备带来的安全问题[期刊论文]-安全 2003(1) 8.管登高.孙传敏.孙遥.林金辉.陈善华.龙剑平.王自友.卢长寿一种新研制的电磁屏蔽涂料及其在EMC中的应用[期刊论文]-电讯技术 2009(12) 本文链接：https://www.doczj.com/doc/6e14069923.html,/Periodical_aqydcjr200101002.aspx
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。
电磁干扰的来源及屏蔽方法介绍 EMC问题常常是制约中国电子产品出口的一个原因，本文主要论述EMI的来源及一些非常具体的抑制方法。 电磁兼容性（EMC）是指一种器件、设备或系统的性能，它可以使其在自身环境下正常工作并且同时不会对此环境中任何其他设备产生强烈电磁干扰（IEEE C63.12-1987）。对于无线收发设备来说，采用非连续频谱可部分实现EMC性能，但是很多有关的例子也表明EMC并不总是能够做到。例如在笔记本电脑和测试设备之间、打印机和台式电脑之间以及蜂窝电话和医疗仪器之间等都具有高频干扰，我们把这种干扰称为电磁干扰（EMI）。EMC问题来源 所有电器和电子设备工作时都会有间歇或连续性电压电流变化，有时变化速率还相当快，这样会导致在不同频率内或一个频带间产生电磁能量，而相应的电路则会将这种能量发射到周围的环境中。 EMI有两条途径离开或进入一个电路：辐射和传导。信号辐射是通过外壳的缝、槽、开孔或其他缺口泄漏出去；而信号传导则通过耦合到电源、信号和控制线上离开外壳，在开放的空间中自由辐射，从而产生干扰。 很多EMI抑制都采用外壳屏蔽和缝隙屏蔽结合的方式来实现，大多数时候下面这些简单原则可以有助于实现EMI屏蔽：从源头处降低干扰；通过屏蔽、过滤或接地将干扰产生电路隔离以及增强敏感电路的抗干扰能力等。EMI抑制性、隔离性和低敏感性应该作为所有电路设计人员的目标，这些性能在设计阶段的早期就应完成。 对设计工程师而言，采用屏蔽材料是一种有效降低EMI的方法。如今已有多种外壳屏蔽材料得到广泛使用，从金属罐、薄金属片和箔带到在导电织物或卷带上喷射涂层及镀层（如导电漆及锌线喷涂等）。无论是金属还是涂有导电层的塑料，一旦设计人员确定作为外壳材料之后，就可着手开始选择衬垫。 金属屏蔽效率 可用屏蔽效率（SE）对屏蔽罩的适用性进行评估，其单位是分贝，计算公式为：
高频开关电源电路组成及稳压原理 高频开关电源由以下几个部分组成： 一、主电路 从交流电网输入、直流输出的全过程，包括： 1、输入滤波器：其作用是将电网存在的杂波过滤，同时也阻碍本机产生的杂波反馈到公共电网。 2、整流与滤波：将电网交流电源直接整流为较平滑的直流电，以供下一级变换。 3、逆变：将整流后的直流电变为高频交流电，这是高频开关电源的核心部分，频率越高，体积、重量与输出功率之比越小。 4、输出整流与滤波：根据负载需要，提供稳定可靠的直流电源。 二、控制电路 一方面从输出端取样，经与设定标准进行比较，然后去控制逆变器，改变其频率或脉宽，达到输出稳定，另一方面，根据测试电路提供的资料，经保护电路鉴别，提供控制电路对整机进行各种保护措施。 三、检测电路 除了提供保护电路中正在运行中各种参数外，还提供各种显示仪表资料。
四、辅助电源 提供所有单一电路的不同要求电源。 第二节开关控制稳压原理 开关K以一定的时间间隔重复地接通和断开，在开关K接通时，输入电源E通过开关K和滤波电路提供给负载RL，在整个开关接通期间，电源E向负载提供能量；当开关K断开时，输入电源E便中断了能量的提供。可见，输入电源向负载提供能量是断续的，为使负载能得到连续的能量提供，开关稳压电源必须要有一套储能装置，在开关接通时将一部份能量储存起来，在开关断开时，向负载释放。图中，由电感L、电容C2和二极管D组成的电路，就具有这种功能。电感L用以储存能量，在开关断开时，储存在电感L中的能量通过二极管D释放给负载，使负载得到连续而稳定的能量，因二极管D使负载电流连续不断，所以称为续流二极管。在AB间的电压平均值EAB可用下式表示 EAB=TON/T*E 式中TON为开关每次接通的时间，T为开关通断的工作周期（即开关接通时间TON和关断时间TOFF之和）。 由式可知，改变开关接通时间和工作周期的比例，AB间电压的平均值也随之改变，因此，随着负载及输入电源电压的变化自动调整TON和T的比例便能使输出电压V0维持不变。改变接通时间TON和工作周期比例亦即改变脉冲的占空比，
电磁干扰的传播过程 电磁干扰是电子电路设计过程中最常见的问题，设计师们一直在寻找能够完全消除或降低电磁干扰，也就是EMI的方法。但想要完全的消除EMI的干扰，首先需要的就是了解EMI是什么，它的传播过程是怎样的，本文就将对EMI的传播过程进行一个大致的介绍。 EMI是电磁干扰的统称，但实际上电磁干扰分为两种，一种是传到干扰，另一种是辐射干扰。传导干扰主要是电子设备产生的干扰信号是通过导线或公共电源线进行传输，互相产生干扰。进一步细分，传导干扰又分共模干扰和差模干扰。 EMI的传播过程 EMI的传播过程主要途经三个部分，干扰源、干扰途径、接收器。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，也是本文的重点。 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。
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 可以看到电磁干扰的过程并不简单，但也并非复杂难解。只有在充分理解EMI的原力之后才能对EMI进行行之有效的规避和抑制，希望大家在阅读过本文后能对EMI有进一步的了解。
弱电工程中电磁干扰及其抑制方法的研究 （洲坝通信工程方宏坤 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 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
高频开关电源电路原理分析 开关电源微介绍开关电源具有体积小、效率高的一系列优点。已广泛应用于各种电子产品中。然而，由于控制电路复杂，输出纹波电压高，开关电源的应用也受到限制。它 电源小型化的关键是电源的小型化，因此必须尽可能地减少电源电路的损耗。当开关电源工作在开关状态时，开关电源的开关损耗不可避免地存在，损耗随着开关频率的增加而增大。另一方面，开关电源中的变压器和电抗器等磁性元件和电容元件的损耗随着频率的增加而增加。它 在目前市场上，开关电源中的功率晶体管大多是双极型晶体管，开关频率可以达到几十kHz，MOSFET开关电源的开关频率可以达到几百kHz。必须使用高速开关器件来提高开关频率。对于开关频率高于MHz的电源，可以使用谐振电路，这被称为谐振开关模式。它可以大大提高开关速度。原则上，开关损耗为零，噪声非常小。这是一种提高开关电源工作频率的方法。采用谐振开关模式的兆赫变换器。开关电源可以通过高频开关模式很好的解决这一问题。对于高频开关电源而言，AC输入电压可以在进入变压器之前升压（升压前一般是50-60 KHz）。随着输入电压的升高，变压器以及电容等元器件的个头就不用像线性电源那么的大。这种高频开关电源正是我们的个人PC以及像VCR录像机这样的设备所需要的。需要说明的是，我们经常所说的开关电源其实是高频开关电源的缩写形式，和电源本身的关闭和开启式没有任何关系的。 开关电源分类介绍开关电源具有多种电路结构：（1）根据驱动方式，存在自激和自激。它2）根据DC／DC变换器的工作方式：（1）单端正激和反激、推挽式、半桥式、全桥式等；2）降压式、升压式和升压式。它 （3）根据电路的组成，有谐振和非谐振。它 （4）根据控制方式分为：脉宽调制（PWM）、脉冲频率调制（PFM）、PWM和PFM混合。（5）根据电源隔离和反馈控制信号耦合方式，存在隔离、非隔离和变压器耦合、光电耦合等问题。这些组合可以形成各种开关模式电源。因此，设计者需要根据各种模式的特点，
常见电磁干扰 所谓的电磁干扰，广义来说，一切进入信道或通信系统的非有用信号，均称之为电磁干扰。按照干扰产生的方式，可分为自然干扰和人为干扰两类。自然干扰以其发生源不可控制为特点。例如：大气噪声、宇宙噪声和太阳噪声等。人为干扰以其发生源可知并且可控为特点，又可分为无线电干扰和非无线电干扰两大类。无线电干扰主要是指通讯设备收、发信机产生的各种干扰。如由发信机产生的杂散辐射（发信机寄生辐射）、边带噪声，由收信机产生的寄生响应，以及由收、发信机都可能产生的互调干扰等。非无线电干扰包括工业、科研、医疗及家用电气设备产生的干扰，还包括电力线干扰及由各种方式产生的火花干扰等。 本文主要探讨移动通信中常出现的干扰。近几年来，随着计算机技术和微电子技术的不断发展，传统的移动通信在技术上也取得了一系列的突破，并以其容量大，保密性好，通信稳定和机动、灵活等特点，在军事领域及水利、气象、交通、公安等部门得到了广泛应用。特别是深圳地区，其应用范围之广，数目之多是惊人的，然而，由于空间道路即无线电频率的紧张和拥挤，移动通信网中的无线电干扰问题也显得日益严重，在利用移动网时，应特别注意解决干扰问题，除了要进行必要的线路技术分析以外，还要根据不同的信道条件。正确选择通信机类型及其参数指标。 一、移动通信网中常见的几种干扰类型 １．邻道干扰 ２．发信机噪声 ３．发信机辐射和收信机寄生响应 ４．互调干扰 ５．同频干扰（同信道干扰） 根据抑制措施的不同，这五种干扰粗略地可分为两类：一类是在组网前，通过选择技术性能优良的机型便可以克服的干扰。如前三种干扰，它反映了设备的内在性能、质量即电磁兼容性问题。从源头上消除干扰源；二是在组网后，通过采取一些技、战术措施便可以消除干扰，如后两种，它在一定程度上反映了设备及网络的管理维护水平。 二、移动通信网常见干扰的形成及抑制措施 １．邻道干扰 邻道干扰是来自相邻波道信号。它是由于收信机选择性差，或者是邻道发信机频带过宽造成的（这种干扰一般来源于２－３Ｋｍ范围内的发信电台）。对于前者，可以靠提高收信机的选择性来消除；而后者只能以限制相邻频道发信机带宽的方法加以解决。所有这些，只有通过提高收、发信机的设计要求和技术指标才能实现。 ２．发信机噪声 是以载频为中心，分布在数十千赫到数兆赫范围之内的频率，对其它收信机造成的干扰。发信机噪声的大小，主要由振荡器的信噪比和串入倍频器、调制器的噪声来决定的。为了降低发信机的噪声，一是要选择好振荡器的供电电源（采用稳压电源、加滤波器等），二是要减少倍频次数。 ３．发信机寄生辐射和收信机寄生响应 （１）发信机寄生辐射：由于发信机多级倍频器的非线性及滤波特性的不完善，在发信机的输出端将产生许多寄生物，称之为寄生辐射，即发信机杂波辐射。
开关电源工作原理详细解析 个人PC所采用的电源都是基于一种名为―开关模式‖的技术，所以我们经常会将个人PC电源称之为——开关电源（Switching Mode Power Supplies，简称SMPS），它还有一个绰号——DC-DC转化器。本次文章我们将会为您解读开关电源的工作模式和原理、开关电源内部的元器件的介绍以及这些元器件的功能。 ●线性电源知多少 目前主要包括两种电源类型：线性电源（linear）和开关电源（switching）。线性电源的工作原理是首先将127 V或者220 V市电通过变压器转为低压电，比如说12V，而且经过转换后的低压依然是AC交流电；然后再通过一系列的二极管进行矫正和整流，并将低压AC 交流电转化为脉动电压（配图1和2中的―3‖）；下一步需要对脉动电压进行滤波，通过电容完成，然后将经过滤波后的低压交流电转换成DC直流电（配图1和2中的―4‖）；此时得到的低压直流电依然不够纯净，会有一定的波动（这种电压波动就是我们常说的纹波），所以还需要稳压二极管或者电压整流电路进行矫正。最后，我们就可以得到纯净的低压DC 直流电输出了（配图1和2中的―5‖） 配图1：标准的线性电源设计图
配图2：线性电源的波形 尽管说线性电源非常适合为低功耗设备供电，比如说无绳电话、PlayStation/Wii/Xbox等游戏主机等等，但是对于高功耗设备而言，线性电源将会力不从心。 对于线性电源而言，其内部电容以及变压器的大小和AC市电的频率成反比：也即说如果输入市电的频率越低时，线性电源就需要越大的电容和变压器，反之亦然。由于当前一直采用的是60Hz（有些国家是50Hz）频率的AC市电，这是一个相对较低的频率，所以其变压器以及电容的个头往往都相对比较大。此外，AC市电的浪涌越大，线性电源的变压器的个头就越大。 由此可见，对于个人PC领域而言，制造一台线性电源将会是一件疯狂的举动，因为它的体积将会非常大、重量也会非常的重。所以说个人PC用户并不适合用线性电源。 ●开关电源知多少 开关电源可以通过高频开关模式很好的解决这一问题。对于高频开关电源而言，AC输入电压可以在进入变压器之前升压（升压前一般是50-60 KHz）。随着输入电压的升高，变压器以及电容等元器件的个头就不用像线性电源那么的大。这种高频开关电源正是我们的个人PC以及像VCR录像机这样的设备所需要的。需要说明的是，我们经常所说的―开关电源‖其实是―高频开关电源‖的缩写形式，和电源本身的关闭和开启式没有任何关系的。
电磁干扰及常用的抑制技术 刘宇媛 哈尔滨工程大学 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，通过空间辐射传播，耦合到被干扰设备(或电路)。 1.2 电磁噪声耦合途径 干扰源对电子设备的干扰是通过一定耦合形式进行的，无论是内部干扰或外部干扰，都是通过“路”(传输线路或电路)或“场”(静电场或交变电磁场)耦合到被干扰设备中的。 1、电磁噪声传导耦合 (1)直接传导耦合。电导性直接传导耦合最简单、最常见，但它也是最易被人们忽视的一种耦合方式。在考虑电磁兼容性问题时，必须考虑导线不但有电阻足，而且有电感L，漏电阻R，以及杂散电容C。在实际使用中尤其是频率比较高时，这些分布参数对信号的传输有着十分重要的影响。如何考虑分布参数的影响与传输线的长度密切相关。根据传输线的长度与传输信号频率的关系可把传输线分为长线和短线，对短信号线不必进行阻抗匹配，而对长信号线应在终端进行阻抗匹配。 (2)公共阻抗耦合。当干扰源的输出回路与被干扰电路存在一个公共阻抗时，两者之间就会产生公共阻抗耦合。干扰源的电磁噪声将会通过公共阻抗耦合到被干扰电路而产生干扰。所谓“公共阻抗”通常不是人们故意接人的阻抗，而是由公共地线和公共电源线的引线电感所
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。