開關電源產生電磁干擾的具體原因與抑制方法解析

對開關電源EMI（電磁干擾）的研究，有的是從EMI的機理而來的，有的是從EMI的影響而來的，提出了許多有用且有價值的解決方案。 本文分析并比較了幾種有效的方案，并對開關電源的EMI抑制措施提出了新的參考建議。

開關電源的電磁干擾機理
根據噪聲干擾源的類型，開關電源產生的干擾可以分為兩種：峰值干擾和諧波干擾。 如果按照耦合路徑劃分，則可以分為傳導干擾和輻射干擾。 現在根據噪聲干擾的來源：
1.二極管反向恢復時間引起的干擾
當高頻整流電路中的整流二極管在正向導通時，大的正向電流流動。 當通過反向偏置電壓將其關閉時，更多的載流子將積存在PN結中。 在電子消逝之前的期間，電流將沿相反方向流動，因此載流子的反向恢復電流急劇消逝，并且發生大的電流變化（di / dt）。
2.開關管工作時會產生諧波干擾
當電源開關打開時，大的脈沖電流流過。 例如，前向，推挽和橋式轉換器的輸入電流波形在電阻性負載中約為矩形波，其中富含高次諧波重量。 當使用零電流和零電壓開關時，該諧波干擾將很小。 其它，在功率開關管的截止期間，由高頻變壓器繞組的漏感引起的電流突變也會產生尖峰干擾。
3.交流輸入電路引起的干擾
在反向恢復過程中，不帶電源變壓器的開關電源的輸入整流器將引起高頻衰減和振蕩，從而引起干擾。 開關電源產生的峰值干擾和諧波干擾能量，以及開關電源的輸入和輸出線形成的干擾，稱為傳導干擾。 通過輸入和輸出線傳播時，諧波和寄生振蕩的能量會在空間中產生電場和磁場。 由電磁輻射引起的這種干擾稱為輻射干擾。
4.其他原因
組件的寄生參數和開關電源的示意圖設計都不理想。 印刷電路板走線通常是手工布置的，隨機性很大，PCB的近場干擾大，安裝，布局和方向不合理都會引起EMI干擾。
開關電源EMI的特性
作為在開關狀態下工作的能量轉換裝置，開關電源的電壓和電流的變化率特別高，并且產生的干擾的強度很大。 干擾源主要集中在電源開關和和其相連的散熱器和高電平變壓器上，電路干擾源的位置比較清楚。 開關頻率不高（從幾千赫茲到幾兆赫茲），干擾的主要形式是傳導干擾和近場干擾。 印刷電路板（PCB）的走線通常是手動布線的，具有更大的隨機性，這增加了提取PCB分布參數和估量近場干擾的難度。
EMI測試技術
當前，有三種診斷差模共模干擾的方法：RF電流探頭，差模抑制網絡和噪聲分別網絡。 使用射頻電流探頭是測量差模共模干擾的簡單方法，但是將測量結果和標準限值進行比較需要更復雜的轉換。 差模抑制網絡的結構相對簡單，可以將測量結果直接和標準限值進行比較，但只能測量共模干擾。 噪聲分別網絡是理想的方法，但是其關鍵部件變壓器的制造要求很高。

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