开关电源电磁干扰(EMI)整改汇总

EMI辐射测试整改和方法总结一.文章写得不错，值得推荐，这本书《EMC电磁兼容设计与测试案例分析》(第2版)也不错可以看看，呵呵关于电磁干扰的对策，许多刚接触的工程师往往面临一个问题，虽然看了不少对策的书籍，但是却不知要用书中的那些方法来解决产品的EMI问题。

这是一个很实际的问题，看别人修改似乎没什么困难，对策加了噪声便能适当的降低，而自己修改时下了一大堆对策，找了一大堆的问题点，却总不能有效地降低噪声。

事实上，这往往也是EMI修改最耗时间的地方，笔者把一些基本的判断方法做详细的介绍，以提供刚入门或正面临EMI困扰问题的读者参考，整理了一些原则与判断技巧，希望能够对读者有帮助。

二. 水平、垂直判断技巧EMI的测试接收天线分为水平与垂直二个极化，亦即要分别测试记录此二个天线方向的最大读值，噪声必须要在天线为水平及垂直测量时皆能符合规格，测量天线要测量量水平及垂直二个方向，除了要记录到噪声最大时的读值外，也能显示出噪声的特性，由这个特性的显示，我们可初步判断造成EMI问题的重点，对于细部的诊断是很有帮助的，通常这个方法是很容易为修改对策人员所忽略。

在本期的分析中，笔者要介绍几种EMI的判图技巧，也就是如何从静态的频谱分析仪所得到的噪声频谱图做初步的分析，另外也会介绍一般对策修改人员最常用的一些动态分析技巧。

许多工程师常常花了许多时间与精神，却感觉无法掌握到重点，可能就是缺乏基本分析的技巧，在噪声的判断上有一些混淆，如果能够掌握一些分析方法，可以节省不少对策的时间。

这里所提的一些方法，一直被不少资深的EMI工程师视为秘诀，因为其中往往是累积了多年的心得与经验才体悟出来的方法，而这些方法通常都是非常有效的。

实例一水平与垂直读值的差异图1 接收天线为水平极化方向图2 接收天线为垂直极化方向说明：1.这是Modem&Telephone 的产品，读者可以很明显地看出来，天线水平时的噪声和垂直时的噪声有很大的差异，那么这其中代表了什么意义呢？分析讨论要清楚的认识这个问题，首先必须要了解天线的基本理论，我们先假设发射与接收天线皆为偶极天线。

史上最全开关电源传导与辐射超标整改方案目前，电子产品电磁兼容问题越来越受到人们的重视，尤其是世界上发达国家，已经形成了一套完整的电磁兼容体系，同时我国也正在建立电磁兼容体系，因此，实现产品的电磁兼容是进入国际市场的通行证。

对于开关电源来说，由于开关管、整流管工作在大电流、高电压的条件下，对外界会产生很强的电磁干扰，因此开关电源的传导发射和电磁辐射发射相对其它产品来说更加难以实现电磁兼容，但如果我们对开关电源产生电磁干扰的原理了解清楚后，就不难找到合适的对策，将传导发射电平和辐射发射电平降到合适的水平，实现电磁兼容性设计。

开关电源电磁干扰的产生机理及其传播途径率的提高一方面减小了电源的体积和重量，另一方面也导致了更为严重的EMI问题。

开关电源工作时，其内部的电压和电流波形都是在非常短的时间内上升和下降的，因此，开关电源本身是一个噪声发生源。

开关电源产生的干扰，按噪声干扰源种类来分，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。

使电源产生的干扰不至于对电子系统和电网造成危害的根本办法是削弱噪声发生源，或者切断电源噪声和电子系统、电网之间的耦合途径。

现在按噪声干扰源来分别说明：1、二极管的反向恢复时间引起的干扰交流输入电压经功率二极管整流桥变为正弦脉动电压，经电容平滑后变为直流，但电容电流的波形不是正弦波而是脉冲波。

由电流波形可知，电流中含有高次谐波。

大量电流谐波分量流入电网，造成对电网的谐波污染。

另外，由于电流是脉冲波，使电源输入功率因数降低。

高频整流回路中的整流二极管正向导通时有较大的正向电流流过，在其受反偏电压而转向截止时，由于PN结中有较多的载流子积累，因而在载流子消失之前的一段时间里，电流会反向流动，致使载流子消失的反向恢复电流急剧减少而发生很大的电流变化(di/dt)。

2、开关管工作时产生的谐波干扰功率开关管在导通时流过较大的脉冲电流。

例如正激型、推挽型和桥式变换器的输入电流波形在阻性负载时近似为矩形波，其中含有丰富的高次谐波分量。

目前，电子产品电磁兼容问题越来越受到人们的重视，尤其是世界上发达国家，已经形成了一套完整的电磁兼容体系，同时我国也正在建立电磁兼容体系，因此，实现产品的电磁兼容是进入国际市场的通行证。

对于开关电源来说，由于开关管、整流管工作在大电流、高电压的条件下，对外界会产生很强的电磁干扰，因此开关电源的传导发射和电磁辐射发射相对其它产品来说更加难以实现电磁兼容，但如果我们对开关电源产生电磁干扰的原理了解清楚后，就不难找到合适的对策，将传导发射电平和辐射发射电平降到合适的水平，实现电磁兼容性设计。

开关电源电磁干扰的产生机理及其传播途径功率开关器件的高额开关动作是导致开关电源产生电磁干扰( EMI )的主要原因。

开关频率的提高一方面减小了电源的体积和重量，另一方面也导致了更为严重的EMI 问题。

开关电源工作时，其内部的电压和电流波形都是在非常短的时间内上升和下降的，因此，开关电源本身是一个噪声发生源。

开关电源产生的干扰，按噪声干扰源种类来分，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。

使电源产生的干扰不至于对电子系统和电网造成危害的根本办法是削弱噪声发生源，或者切断电源噪声和电子系统、电网之间的耦合途径。

现在按噪声干扰源来分别说明：1、二极管的反向恢复时间引起的干扰交流输入电压经功率二极管整流桥变为正弦脉动电压，经电容平滑后变为直流，但电容电流的波形不是正弦波而是脉冲波。

由电流波形可知，电流中含有高次谐波。

大量电流谐波分量流入电网，造成对电网的谐波污染。

另外，由于电流是脉冲波，使电源输入功率因数降低。

高频整流回路中的整流二极管正向导通时有较大的正向电流流过，在其受反偏电压而转向截止时，由于PN 结中有较多的载流子积累，因而在载流子消失之前的一段时间里，电流会反向流动，致使载流子消失的反向恢复电流急剧减少而发生很大的电流变化(di/dt) 。

2、开关管工作时产生的谐波干扰功率开关管在导通时流过较大的脉冲电流。

目前，电子产品电磁兼容问题越来越受到人们的重视，尤其是世界上发达国家，已经形成了一套完整的电磁兼容体系，同时我国也正在建立电磁兼容体系，因此，实现产品的电磁兼容是进入国际市场的通行证。

对于开关电源来说，由于开关管、整流管工作在大电流、高电压的条件下，对外界会产生很强的电磁干扰，因此开关电源的传导发射和电磁辐射发射相对其它产品来说更加难以实现电磁兼容，但如果我们对开关电源产生电磁干扰的原理了解清楚后，就不难找到合适的对策，将传导发射电平和辐射发射电平降到合适的水平，实现电磁兼容性设计。

开关电源电磁干扰的产生机理及其传播途径功率开关器件的高额开关动作是导致开关电源产生电磁干扰(EMI)的主要原因。

开关频率的提高一方面减小了电源的体积和重量，另一方面也导致了更为严重的EMI问题。

开关电源工作时，其内部的电压和电流波形都是在非常短的时间内上升和下降的，因此，开关电源本身是一个噪声发生源。

开关电源产生的干扰，按噪声干扰源种类来分，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。

使电源产生的干扰不至于对电子系统和电网造成危害的根本办法是削弱噪声发生源，或者切断电源噪声和电子系统、电网之间的耦合途径。

现在按噪声干扰源来分别说明：1、二极管的反向恢复时间引起的干扰交流输入电压经功率二极管整流桥变为正弦脉动电压，经电容平滑后变为直流，但电容电流的波形不是正弦波而是脉冲波。

由电流波形可知，电流中含有高次谐波。

大量电流谐波分量流入电网，造成对电网的谐波污染。

另外，由于电流是脉冲波，使电源输入功率因数降低。

高频整流回路中的整流二极管正向导通时有较大的正向电流流过，在其受反偏电压而转向截止时，由于PN结中有较多的载流子积累，因而在载流子消失之前的一段时间里，电流会反向流动，致使载流子消失的反向恢复电流急剧减少而发生很大的电流变化(di/dt)。

2、开关管工作时产生的谐波干扰功率开关管在导通时流过较大的脉冲电流。

开关电源电磁兼容性试验出现的问题分析与整改摘要：随着现代电子技术的不断进步和发展，越来越多不同技术类型的通用开关能源电子元器件被相关省、国家发明部门开发和推广，各种开关能源电子元器件之间的电路连接会出现电气和局部无线电磁干扰等各种现象。

开关电源电子元器件电路中的二极管或光电晶体管在大电场和局部无线电压场和局部电流场的相互作用下，会对周围或外部电环境产生各种电和局部无线电磁干扰，从而直接影响家庭使用小型开关电源线路的电磁干扰兼容性。

本文详细介绍了小型家用开关电源线路电磁干扰的主要原因和具体应用技术的特点。

最后，分别给出了开关电源电路发生大电磁干扰时的整流解决方案，使开关电源在传输电磁传导信号时达到最佳的电磁兼容性。

关键词：电源开关；电磁兼容性；设计引言：开关电源为电子产品的小型化、高效化应用做出了积极重要的贡献，简化了开关电子产品的系统调试和软件设计，提高了开关电子产品的使用安全性。

它已广泛应用于各种离子家电。

但是由于这些电磁开关电源都是带电的，不可避免的会直接产生一些特定的磁场，磁场的强弱会严重直接影响开关电路中电磁信号的谐波传导。

因此，有必要提高电磁开关元件的基本兼容性。

一、开关电源电磁兼容性发展现状及技术特点从实际环境的现状来看，大多数小型开关电源在实际工作的任何时候往往都存在着开源电压和开关电流波变化率增大的性能问题，而这些各方面的性能变化是直接造成开关电子电路元器件性能突然变化的主要原因，因此电磁干扰开关电磁自然随之而来。

因此，这个关键点就是开关电磁波的兼容性，这需要我们在开关电子技术的应用和系统的实际工作中着重研究和解决。

1.对于各种电子设备和相关的电子系统来说，它们需要达到在这些强电磁干扰的工作环境中仍能正常工作的最高水平，这意味着它们需要抵御和控制自身可能产生的电磁干扰。

也就是说，我们所使用的各种电子电气设备都需要它具有一定的电磁抗干扰能力，也就是要对电磁干扰的敏感度逐一提高。

2.我们需要满足的另一个想法是，所选电子电气设备产生的电磁干扰不会直接影响周围的工作环境，在正常运行过程中也不会随时直接干扰其他电子设备的正常运行。

开关电源EMI各频点超标如何解决？问题来源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，产生的干扰强度较大；干扰源主要集中在功率开关期间以及与之相连的散热器和高平变压器，相对于数字电路干扰源的位置较为清楚；开关频率不高（从几十千赫和数兆赫兹），主要的干扰形式是传导干扰和近场干扰；而印刷线路板（PCB）走线通常采用手工布线，具有更大的随意性，这增加了PCB分布参数的提取和近场干扰估计的难度。

具体的解决方法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）。

1M-5MHz：差模共模混合，采用输入端并一系列X电容来滤除差摸干扰并分析出是哪种干扰超标并解决；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绕2圈会对10MHZ以上干扰有较大的衰减（diudiu2006）;对于 25--30MHZ不过可以采用加大对地Y电容、在变压器外面包铜皮、改变PCBLAYOUT、输出线前面接一个双线并绕的小磁环，最少绕10圈、在输出整流管两端并RC滤波器。

1M-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。

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。

20M-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。

三合一主板的传导整改记录要理解传导干扰测试，首先要活楚一个概念：差模干扰与共模干扰差模干扰：存在丁L-N线之间，电流从L进入，流过整流二极管正极，再流经负载，通过热地，到整流二极管，再回到N,在这条通路上，有高速开关的大功率器件，有反向恢复时间极短的二极管，这些器件产生的高频干扰，都会从整条回路流过，从而被接收机检测到，导致传导超标。

共模干扰：共模干扰是因为大地与设备电缆之间存在寄生电容，高频干扰噪声会通过该寄生电容，在大地与电缆之间产生共模电流，从而导致共模干扰。

下列图为差模干扰引起的传导FAL反据，该测试数据前端超标，为差模干扰引起:下列图为开关电源EMI原理局部:图中CX2001为安规薄膜电容〔当电容被击穿或损坏时，表现为开路〕其跨在L 线与N线之间，当L-N之间的电流，流经负载时，会将高频杂波带到回路当中。

此时X电容的作用就是在负载与X电容之间形成一条回路，使的高频分流, 在该回路中消耗掉，而不会进入市电，即通过电容的短路交流电让干扰有回路不申到外部。

对差模干扰的整改对策：1.增大X电容容值2.增大共模电感感量，利用其漏感，抑制差模噪声〔因为共模电感几种绕线方式，双线并绕或双线分开绕制，不管哪种绕法，由丁绕制不紧密，线长等的差异，肯定会出现漏磁现象，即一边线圈产生的磁力线不能完全通过另一线圈，这使得L-N线之间有感应电动势，相当丁在L-N之间申联了一个电感〕下列图为共模干扰测试FALL＞据：to*尊西电源线缆与大地之间的寄生电容，使得共模十扰有了回路，十扰噪声通过该电容，流向大地，在LISN线缆-寄生电容-地之间形成共模十扰电流，从而被接收机检测到，导致传导超标〔这也可以解释为什么有的主板传导测试时，不接地通过，一夹地线就超标。

USB模式下不接地时，电流回路只能通过L-二极管-负载-热地-二极管-N,共模电流不能回到LISN LISN检测到的噪声较小，而当主板的冷地与大地直接相连时，线缆与大地之间有了回路，此时假设共模噪声未被前端LC滤波电路吸收的话，就会导致传导超标〕对共模十扰的整改对策：1.加大共模电感感量2.调整L-GND, N-GND上的LC滤波器，滤掉共模噪声3.主板尽可能接地，减小对地阻抗，从而减小线缆与大地的寄生电容。

电磁干扰对策元件及方案唐山尚新融大电子产品有限公司2008EMI 吸收磁环及其在数据线、电源线中应用典型滤波电路及对应元件示意电感器变压器典型应用电路——开关电源电路EMI滤波典型电路我公司工程师可以以根据客户电路需求，提供EMI电源滤波器方案（根据功率和电磁兼容标准）和套状的电子元器件I（差模电感器、共模电感器、差模电容、共模电容等）。

差模噪声、共模噪声及差模电感器、共模电感器输入导线之间的EMI电压称之为差模噪声。

I2导线对接地端的噪声称之为共模噪声，差别见下图（以开关电源的差模干扰和共模干扰为例）。

差模噪声与共模噪声的区别共模电感器设计开关电源产生的共模噪声频率范围从10kHz ～50MHz 甚至更高，为了对这些噪声有效的衰减，那么在这个频率范围内，共模电感器就必须提供足够高的阻抗。

因此高磁导率的锰锌铁氧体和非晶材料是非常适合的。

共模电感器的阻抗Zs 由串联感抗Xs 和串联电阻Rs 两部分组成，Zs 、Xs 、Rs 三者随频率变化的典型趋势见下图。

0.11010010010001000010阻抗Ω阻抗对频率频率 MHzZs 、Xs 、Rs 与频率的关系曲线从图中我们可以看出在750kHz 以下，Xs 在Zs 中占主要部分，750kHz 以上Rs 在Zs 中占主要部分。

对于抑制共模噪声的电感器，需要在一个磁芯上绕制两组电流方向相反的导线，并使用高磁导率的磁芯，如磁导率为5k 、7k 、10k 、12k、15k 材料和非晶磁芯等。

差模电感器设计对于抑制差模噪声的电感器，要求磁芯材料在偏磁场下仍然能够保持磁导率指标。

下图中，标出了流经电感器的电流I，电压V和磁芯中的磁场强度曲线，并且画出了差模滤波器和共模滤波器在开关电源中的应用线路图。

在输入端，可以是交流输入（如市电），也可以是电池供电（如48V，用于电信设备中）。

当电池供电时，磁化电流是恒定的直流电。

对于高功率因数的交流电系统，磁化电流接近正弦波波形。

怎样抑制开关电源的电磁干扰通常开关电源EMI控制主要采用滤波技术、屏蔽技术、密封技术、接地技术等。

EMI干扰按传播途径分为传导干扰和辐射干扰。

开关电源主要是传导干扰，且频率范围最宽，约为10kHz一30MHz。

抑制传导干扰的对策基本上10kHz 一150kHz、150kHz一10MHz、10MHz以上三个频段来解决。

10kHz一150kHz范围内主要是常态干扰，一般采用通用LC滤波器来解决。

150kHz一10 MHz范围内主要是共模干扰，通常采用共模抑制滤波器来解决。

10MHz以上频段的对策是改进滤波器的外形以及采取电磁屏蔽措施。

采用交流输入EMI滤波器通常干扰电流在导线上传输时有两种方式:共模方式和差模方式。

共模干扰是载流体与大地之间的干扰:干扰大小和方向一致，存在于电源任何一相对大地、或中线对大地间，主要是由du/dt产生的，di/dt也产生一定的共模干扰。

而差模干扰是载流体之间的干扰:干扰大小相等、方向相反，存在于电源相线与中线及相线与相线之间。

干扰电流在导线上传输时既可以共模方式出现，也可以差模方式出现;但共模干扰电流只有变成差模干扰电流后，才能对有用信号构成干扰。

交流电源输人线上存在以上两种干扰，通常为低频段差模干扰和高频段共模干扰。

在一般情况下差模干扰幅度小、频率低、造成的干扰小;共模干扰幅度大、频率高，还可以通过导线产生辐射，造成的干扰较大。

若在交流电源输人端采用适当的EMI滤波器，则可有效地抑制电磁干扰。

电源线EMI滤波器基本原理如图1所示，其中差模电容C1、C2用来短路差模干扰电流，而中间连线接地电容C3、C4则用来短路共模干扰电流。

共模扼流圈是由两股等粗并且按同方向绕制在一个磁芯上的线圈组成。

如果两个线圈之间的磁藕合非常紧密，那么漏感就会很小，在电源线频率范围内差模电抗将会变得很小;当负载电流流过共模扼流圈时，串联在相线上的线圈所产生的磁力线和串联在中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。

开关电源EMI处理小结2013年3月22日一、开关电源EMI干扰处理：开关电源EMI，传导可按照频率分：9KHz-1MHz；1MH-5MHz；5MH-20MHz；20MH-30MHz；辐射可按照频率分：30MHz-50MHz；50MH-200MHz；200MHz以上（1）传导9KHz-1MHz，主要以差模干扰为主，这部分，主要在50KHz以上的干扰难通过，因为电源的工作频率一般在50KHz以上，对于这样的干扰，一般加大X电容容量，增加差模电感，增加共模电感电感量，对于小功率电源10W以下，可以采用PI型滤波器CLC解决。

PI型滤波器的电感量和X电容容量，可使用3阶滤波器计算公式计算，经计算，以截止频率为50KHz，特征阻抗为50Ω的低通PI型滤波器，X电容容量=0.06UF，共模电感电感量=15MH。

本次EMI 测试中，200W电源在100KHz附近，干扰超标10dB，因此把X电容改为两个0.47UF，输入端口的共模电感由5MH改为10MH，这样共模电容总电感量刚好为15MH，此时100KHz附近的干扰符合要求；（2）传导1MH-5MHz主要是差模和共模干扰混合，主要是变压器和开关管的干扰，可通过并联X电容和增加共模电感量来判断是差模还是共模干扰，差模干扰则增加X电容容量，共模干扰则增加共模电感电感量；（3）传导5MH-20MHz；主要是从变压器出来的共模干扰，可做以下措施衰减干扰；1外壳接地的，可以在地线串一100uH的磁环，滤除干扰；2变压器沿变压器绕行方向，用铜箔闭环屏蔽；3本次EMI测试，在处理好100KHz的干扰时，在20MHz处的干扰严重超标，在输入端的地线接一220UH磁环后，干扰此处变成U型的曲线，15MHz处，干扰增强，（4）传导20MH-30MHz；主要是共模干扰，可做以下措施衰减干扰；1 一类产品，即外壳接地的电源，可以调整输入端的两个Y1陶瓷电容容量；2变压器嘴外层包铜箔并接初级地；最内层加0.9T的铜箔屏蔽。