开关电源电磁干扰(EMI)整改汇总要点

开关电源电磁干扰(EMI整改汇总

开关电源类产品的频率大概分四段：150K-400K-4M-20M-30M，这样分的好处是找问题迅速，一般前一段的主要问题在于滤波元器件上。小功率开关电源用一个合适的X电容和一个共模电感可消除，从增加的元件对测试结果来看，一般电感对AV值有效，电容对QP值有效。当然，这只是一般规律。电容越大，滤除的频率越低。电感越大（适可而止），滤除的频率越高。400K-4M这一段主要是开关管，变压器等的干扰。可以在管与散热片之间加屏蔽层（云母片），或者在引脚上套磁珠。吸收电路上套磁珠有时也很有效。变压器初次级之间的Y电容也是不容忽视的。次级对初级高压端合适还是低压端有时候对这段频率影响很大。除此之外，调整滤波器也可以抑制其骚扰。4M-20M这段主要是变压器等高频干扰，在没有找到根源前，大概通过调整滤波，接地，加磁珠等手段解除，有时也可能是输出端的问题。20M以后主要针对齐纳二级管，输出端电源输入端整改。一般是用到磁珠，接地等。值得注意的是，滤波器件因该远离变压器，散热器，否则容易耦合。

镇流器整改原理和开关电源类似，但是前部分超标并非调整滤波器件就都可以解除，最有效的办法是Y电容金属外壳，外壳再连接地线。磁珠对高频抑制效果不错。

根据IEC 60384-14，电容器分为X电容及Y电容，

1. X电容是指跨于L-N之间的电容器，

2. Y电容是指跨于L-G/N-G之间的电容器。

(L="Line", N="Neutral", G="Ground"

X电容底下又分为X1, X2, X3，主要差別在于:

1. X1耐高压大于

2.5 kV, 小于等于4 kV,

2. X2耐高压小于等于2.5 kV,

3. X3耐高压小于等于1.2 kV

Y电容底下又分为Y1, Y2, Y3，Y4, 主要差別在于:

1. Y1耐高压大于8 kV,

2. Y2耐高压大于5 kV,

3. Y3耐高压 n/a

4. Y4耐高压大于2.5 kV

X,Y电容都是安规电容,火线零线间的是X电容,火线与地间的是Y电容.

它们用在电源滤波器里,起到电源滤波作用,分别对共模,差模工扰起滤波作用.

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。

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。

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。

5M---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。

对于20--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.

30---50MHZ 普遍是MOS 管高速开通关断引起，

1.可以用增大MOS 驱动电阻；

2.RCD 缓冲电路采用1N4007 慢管；

3.VCC 供电电压用1N4007 慢管来解决；

4.或者输出线前端串接一个双线并绕的小共模电感；

5.在MOSFET 的D-S 脚并联一个小吸收电路；

6.在变压器与MOSFET 之间加BEAD CORE；

7.在变压器的输入电压脚加一个小电容；

8.PCB LAYOUT 时大电解电容，变压器，MOS 构成的电路环尽可能的小；

9.变压器，输出二极管，输出平波电解电容构成的电路环尽可能的小。

50---100MHZ普遍是输出整流管反向恢复电流引起，

1.可以在整流管上串磁珠；

2.调整输出整流管的吸收电路参数；

3.可改变一二次侧跨接Y电容支路的阻抗,如PIN脚处加BEAD CORE或串接适当的电阻；

4.也可改变MOSFET，输出整流二极管的本体向空间的辐射（如铁夹卡MOSFET; 铁夹卡DIODE，改变散热器的接地点）。

5.增加屏蔽铜箔抑制向空间辐射.

200MHZ 以上开关电源已基本辐射量很小，一般可过EMI 标准。

补充说明:

开关电源高频变压器初次间一般是屏蔽层的,以上未加缀述.

开关电源是高频产品,PCB的元器件布局对EMI.,请密切注意此点.

开关电源若有机械外壳,外壳的结构对辐射有很大的影响.请密切注意此点.

主开关管,主二极管不同的生产厂家参数有一定的差异,对EMC有一定的影响.

传导冷机时在0.15-1MHZ超标，热机时就有7DB余量。主要原因是初级BULK电容DF值过大造成的，冷机时ESR比较大，热机时ESR比较小，开关电流在ESR上形成开关电压，它会压在一个电流LN线间流动，这就是差模干扰。解决办法是用ESR低的电解电容或者在两个电解电容之间加一个差模电感。

辐射在30～300MHz频段内出现宽带噪声超标

通过在电源线上增加去耦磁环（可开合）进行验证，如果有改善则说明和电源线有关系，采用以下整改方法：如果设备有一体化滤波器，检查滤波器的接地是否良好，接地线是否尽可能短；

金属外壳的滤波器的接地最好直接通过其外壳和地之间的大面积搭接。检查滤波器的输入、输出线是否互相靠近。适当调整X/Y电容的容值、差模电感及共模扼流圈的感量；调整Y电容时要注意安全问题；改变参数可能会改善某一段的辐射，但是却会导致另外频度变差，所以需要不断的试，才能找到最好的组合。适当

增大触发极上的电阻值不失为一个好办法；也可在开关管晶体管的集电极（或者是MOS管的漏极）或者是次级输出整流管对地接一个小电容也可以有效减小共模开关噪声。开关电源板在PCB布线时一定要控制好各回路的回流面积，可以大大减小差模辐射。在PCB电源走线中增加104/103电容为电源去耦；在多层板布线时要求电源平面和地平面紧邻；在电源线上套磁环进行比对验证，以后可以通过在单板上增加共模电感来实现，或者在电缆上注塑磁环。输入AC线的L线的长度尽量短；

屏蔽设备内部，孔缝附近是否有干扰源；结构件搭接处是否喷有绝缘漆，采用砂布将绝缘漆擦掉，作比较试验。检查接地螺钉是否喷有绝缘漆，是否接地良好。

N55011辐射测试标准是：有的频率段要求较高，有的频率段要求较低。传

导 (150KHZ-30MHZ LISN主要是差模电流, 其共模阻抗为100欧姆(50 + 50; LISN 主要是共模电流, 其总的电路阻抗为25欧姆(50 // 50。

4线 AV 60dB/uV 150KHZ-2MHZ start 9KHZ

5线 PEAK 100dB/uV 150KHZ-3MHZ

6线 PEAK 100dB/uV 2MHZ-30MHZ

7线 QP 70dB/uV 150KHZ-500KHZ

Radiated (30MHZ-1GHZ: ADD 4N7/250V Y CAP 90dB/uV 30MHZ-

300MHZ

EMI为电磁干扰，EMI是EMC其中的一部分，

EMI(Electronic Magnetic Interference 电磁干扰， EMI包括传导、辐射、电流谐波、电压闪烁等等。电磁干扰是由干扰源、藕合通道和接收器三部分构成的，通常称作干扰的三要素。 EMI线性正比于电流，电流回路面积以及频率的平方即：

EMI = K*I*S*F2。I是电流，S是回路面积，F是频率，K是与电路板材料和其他因素有关的一个常数。

X電容作用:抑制 differential mode choke ,電容值越大對低頻效果越佳

Differential:電感抑制differential mode 雜訊,感值越大對低頻效果越佳

Y電容:抑制common mode雜訊電容值越大對低頻效果越佳,在安規方面

有漏電流限制, 不可超過472

Common電感:抑制common mode雜訊,感值越大低頻雜訊效果越佳

這四種元件相互搭配,調整系數,調整位置,同時達到對雜訊良好的抑制效果