赛盛2012年第七期技术期刊
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案例分析一、产品描述：此款产品按照EN61326量测和测试的电子设备标准进行测试，在传导发射项目测试时，0.15MHz—1MHz超标严重 10—30MHz余量不足；EUT照片图整改前测试数据二、问题分析电源口传导骚扰测试时，被测设备（EUT），线性阻抗稳定网络（LISN）之间在50欧姆电阻上产生的压降就是所测量到的共模传导骚扰电压结时，但由于此是采用欧式2PIN插头，这样EUT与LISN及参考接地板之间形成了一个较大的环路，根扰电磁理论，环路既可以成为辐射发射必要条件中的天线，也可以成为接收干扰的环路接收天线，当环路中的磁通发生变化时，将在环路中感应出电流，其大小与闭环面积成正比，而且对于特定大小的环路，环路接收天线将在特定的频率上产生谐振。
根据产品的原理图我们作出如下整改定位思路1MHZ以内，以共模干扰为主。
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)。
1. 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。
2. 5MHz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。
3. 20MHz-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。
三、整改过程：1、在原电路L1感量增大，将X电容增大到0.47Uf/275V,将CY1更换为103Y电容，在AC输入端增加一级共模电感结论：低频包络有明显的下降，但240K还是超标；总结：干扰主要是共模干扰，因为是两PIN电源输入，滤除共模干扰没办法用Y电容，而且共模电感的感量达不到滤除干扰信号感量，抑制差模干扰的X电容也不够，测试数据2、在1的基础上增加散热片的对地电容472结论：散热片加电容后190KHz—230KHZ有非常大的抑制效果，但是150KHz会上升5db左右测试数据3、在3的基础上测试充电模式，看看充电模式是不是一样的超标总结：在充电模式的情况下，1，没有周边设备的干扰；2，在充电模式下没有达到3A输出，这样说明输出功率的大小跟传导有很大关系将共模电感的感量增加到30mH左右，取消CX3电容，将电感向下移动，使CX2可以放置5、取消CY1电容，将CY2更换为103的Y电容4、CY2电容引脚没有与散热片接触，将CY2引脚走一条铜箔线与固定散热片的螺丝孔接触。
经过以上的整改方案后，测试数据如下：L线N线四．总结：1.150K---500K 主要是共模干扰比较大，；2.500K—4MHz主要是差模干扰；3.4MHz---10MHz是共模与差模都存在干扰4.10MH主要是共模干扰；在开关电源中，主要的EMI骚扰源是功率半导体器件开关动作产生的DV/DT和DI/DT，因而电磁发射EME(Electromagnetic Emission)通常是宽带的噪声信号，其频率范围从开关工作频率到几MHz。
所以，传导型电磁环境（EME）的测量，正如很多国际和国家标准所规定，频率范围在0.15～30MHz。
设计EMI滤波器，就是要对开关频率及其高次谐波的噪声给予足够的衰减。
基于上述标准，通常情况下只要考虑将频率高于150kHz的干扰衰减至合理范围内即可。
1.开关电源的EMI源开关电源的EMI干扰源集中体现在功率开关管、整流二极管、高频变压器等，外部环境对开关电源的干扰主要来自电网的抖动、雷击、外界辐射等。
（2）高频变压器高频变压器的EMI来源集中体现在漏感对应的di/dt快速循环变换，因此高频变压器是磁场耦合的重要干扰源。
（3）整流二极管整流二极管的EMI来源集中体现在反向恢复特性上，反向恢复电流的断续点会在电感（引线电感、杂散电感等）产生高dv/dt，从而导致强电磁干扰。
2. 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；看图说EMC一、PCB设计点评某一体机IT显示器单板PCB，该产品在做RE试验时，辐射严重超标，一般可以从以下三个方面入手：1、改善布局；2、PCB铺地处理；3、PCB走线控制。
该单板问题分析如下：1、布局不合理，DDR 及LVDS 芯片模块为强辐射模块，应摆放在PCB 板中间，靠近IC 摆放。
DDR 模块2、 DDR 及晶振都是辐射发射很高德源头，需要良好的铺地隔离。
隔离地3、高速差分信号线会带出很强的辐射干扰，需要做地隔离，且走线尽量保证在同一层走线。
EMC 知识电磁兼容中的隔离技术电力电子设备包括两部分，即变换部分与控制部分。
前者属于功率流强电范畴，后者属于信息流弱电范畴。
一般情况下前者是主电磁干扰源，后者是被干扰对象。
为了使电力电子设备可靠地运行，除了解决变换部分与控制部分之间的电气隔离外，还要解决控制部分的抗电磁干扰的问题，特别是当变换部分处于高电压、强电流、高频变换情况下尤其重要。
抗干扰问题实质上是解决电力电子设备的电磁兼容问题。
隔离技术是电磁兼容性中的重要技术之一。
下面将电磁兼容中的隔离技术分为磁电、光电、机电、声电和浮地等几种隔离方式加以叙述。
1 磁电隔离技术1.1 利用变压器实现磁电隔离的基本原理变压器主要由绕在共同铁心上的两个或多个绕组组成。
当在一个绕组上加上交变电压时，由于电磁感应而在其它绕组上感生交变电压。
因此变压器的几个绕组之间是通过交变磁场互相联系的，在电路上是互相隔离的。
其隔离的介电强度取决于几个绕组之间以及它们对地的绝缘强度。
1.2 理想变压器的特性理想变压器是假定变压器绕组的电阻为零；变压器的漏磁为零；铁心的损耗为零以及铁心的导磁率为无穷大。
1.2.1 电压关系E1=4.44fN1Φm （1）E1/E2=U1/U2=N1/N2=n （2）式中：E1——变压器原边的感应电势； E2——变压器副边的感应电势； U1——变压器原边的电压； U2——变压器副边的电压；N1——变压器原边绕组的匝数；N2——变压器副边绕组的匝数；f——变压器原边电压的频率；Φm——变压器铁心中磁通的峰值；n——变压器原副边绕组的匝数比。
1.2.2 电流关系I1/I2=N2/N1=1/n （3）式中：I1——变压器原边的电流；I2——变压器副边的电流。
1.2.3 功率关系P1=P2=U1I1=U2I2 （4）式中：P1——变压器原边的输入功率；P2——变压器副边的输出功率。
1.2.4 阻抗关系副边的阻抗为：Z2=U2/I2 （5）原边的阻抗为：Z1=U1/I1=n2U2/I2=n2Z2 （6）式中：Z1——变压器原边的阻抗；Z2——变压器副边的阻抗。
1.3 实际变压器1.3.1 铁心的导磁率由于实际变压器铁心的导磁率并非无穷大，所以变压器在空载时就存在激磁电流。
如果铁心材料的性能不好，则激磁电流占变压器原边输入电流的比例将增大，变压器副边输出电流将降低。
由于实际变压器铁心的导磁率并非常数，因此将导致输出波形的畸变。
特别是当铁心饱和时，铁心的导磁率极大地降低，引起激磁电流急速增加，可能导致变压器烧毁。
1.3.2 铁心存在损耗由于实际变压器铁心存在涡流损耗和磁滞损耗，这些损耗不仅导致变压器的效率降低，而且引起铁心发热、甚至可能导致绝缘损坏。
由于铁心的涡流损耗和磁滞损耗都与电压和频率有关，所以对不同的电压和频率，应当选择不同的铁心材料。
1.3.3 绕组存在电阻由于实际变压器的绕组存在电阻，故变压器工作时绕组必将产生热损耗。
特别当工作频率较高时，集肤效应将导致绕组电阻增加，使发热损耗增大。
由于实际变压器绕组的散热条件较差，所以应当注意变压器的散热和绕组导线电流密度的选取。
1.3.4 变压器存在漏磁变压器的漏磁易对变压器附近的元器件和导线形成干扰，为此，在选用变压器作隔离时，应当选择漏磁小的变压器，否则，应对变压器加强磁场屏蔽。
1.3.5 变压器原、副边间存在寄生电容由于电源变压器原、副边间存在寄生电容，进入电源变压器原边的高频干扰能通过寄生电容耦合到的副边。
而在电源变压器原、副边间增加静电屏蔽后，该屏蔽与绕组间形成新的分布电容，当将屏蔽接地后，可以将高频干扰通过这一新的分布电容引回地，而起到抗电磁干扰的作用。
1.3.6 几个绕组之间以及对地的绝缘强度绕组之间以及对地的绝缘强度取决于需要隔离的耐压水平。
该耐压水平包括工作电压、电压波动、可能的瞬态过电压以及为可靠工作而留有的余量。
1.3.7 工作频率工作频率不仅对变压器的铁心损耗产生影响，而且变压器的阻抗与频率密切相关。
比如：电感L的阻抗与频率成正比，而电容C的阻抗与频率成反比。
由于磁电隔离是通过变压器而实现的，当变压器绕组间寄生电容较大时，应当与屏蔽和接地技术相配合。
1.4 变压器的种类和应用1.4.1 普通变压器普通变压器在工频场合只作为一般电源变压器用，将某一等级的电压和电流转变成另一等级的电压和电流，由于没有采用任何特殊措施，对高频的电路隔离效果较差。
1.4.2 隔离变压器由于普通变压器绕组间的寄生电容较大（未加屏蔽层为nF级，加屏蔽为pF级），为了提高对高频干扰的隔离效果，可以在普通变压器绕组间增加一层屏蔽，并将该层屏蔽接地（接地线的长度应尽量短，否则因接地线的阻抗分压而使对干扰的衰减变差）而成为隔离变压器。
图1为典型单屏蔽层隔离变压器的对干扰的衰减。
图1单屏蔽层隔离变压器的典型对干扰的衰减能力，如果在上述基础上，再对变压器的每个绕组都分别增加一层屏蔽，并将各绕组的屏蔽分别接到各绕组的低电位上，其隔离效果会更好。
1.4.3 脉冲变压器在电力电子设备中，脉冲变压器多用于晶闸管触发电路、间歇振荡器和脉冲放大器的级间耦合。
脉冲变压器的主要参数为有效脉冲导磁率、起始导磁率、漏感、分布电容以及匝比等。
1.4.4 测量变压器一般测量用的变压器是指电压互感器和电流互感器。
