开关电源中处理变压器的音频噪声
开关电源EMI整改方案
开关电源的EMI处理方法一、开关电源EMI整改中，关于不同频段干扰原因及抑制办法。
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)。
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。
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；②RCD缓冲电路采用1N4007 慢管；③VCC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；⑧PCB心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。
抑制开关电源电磁干扰的措施
抑制开关电源电磁干扰的措施开关电源存在着共模干扰和差模干扰两种电磁干扰形式。
根据上篇分析的电磁干扰源，结合它们的耦合途径，可以从EMI 滤波器、吸收电路、接地和屏蔽等几个方面来抑制干扰，把电磁干扰衰减到允许限度之内。
1.交流输入EMI 滤波器滤波是一种抑制传导干扰的方法，在电源输入端接上滤波器可以抑制来自电网的噪声对电源本身的侵害，也可以抑制由开关电源产生并向电网反馈的干扰。
电源滤波器作为抑制电源线传导干扰的重要单元，在设备或系统的电磁兼容设计中具有极其重要的作用。
电源进线端通常采用如图1 所示的EMI 滤波器电路。
该电路可以有效地抑制交流电源输入端的低频差模骚扰和高频段共模骚扰。
在电路中，跨接在电源两端的差模电容Cx1、Cx2 （亦称X 电容）用于滤除差模干扰信号，一般采用陶瓷电容器或聚脂薄膜电容器，电容值通常取0.1~ 0. 47F。
而中间连线接地的共模电容Cy1和Cy2 （亦称Y 电容）则用来短路共模噪声电流，取值范围通常为C1=C2 # 2200 pF。
抑制电感L1、L2 通常取100~ 130H，共模扼流圈L 是由两股等同并且按同方向绕制在一个磁芯上的线圈组成，通常要求其电感量L#15~ 25 mH。
当负载电流渡过共模扼流圈时，串联在火线上的线圈所产生的磁力线和串联在零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。
因此，即使在大负载电流的情况下，磁芯也不会饱和。
而对于共模干扰电流，两个线圈产生的磁场是同方向的，会呈现较大电感，从而起到衰减共模干扰信号的作用。
2.利用吸收电路开关电源产生EMI 的主要原因是电压和电流的急剧变化，因而需要尽可能地降低电路中电压和电流的变化率（ du/ dt 和di/ dt ）。
采取吸收电路能够抑制EMI，其基本原理就是在开关关断时为其提供旁路，吸收积蓄在寄生分布参数中的能量，从而抑制干扰的发生。
可以在开关管两端并联如图2（ a）所示的RC 吸收电路，开关管或二极管在开通和关断过程中，管中产生的反向尖峰电流和尖峰电压，可以通过缓冲的方法予以克服。
变压器嗡嗡响的解决方法
变压器嗡嗡响的解决方法首先，如果变压器嗡嗡响是由于电网电压不稳定引起的，可以考虑安装稳压器或者调节电压的设备。
稳压器可以根据电网电压的变化，实时调整输出电压，保持稳定。
调节电压的设备可以预先设置一个标准的输出电压范围，在电网电压超出预设范围时对输出电压进行调节，以保持恒定的电压输出。
其次，如果变压器内部绕组存在故障，可能是由于绝缘材料老化、绕组接触不良等原因引起的。
在这种情况下，需要对变压器进行检修或更换绕组。
检修时需要将变压器与电源断开，并采取相应的维护措施，如清洁绕组、更换绝缘材料等。
如果绕组故障严重，无法修复，则需要更换新的绕组。
此外，如果变压器工作负载过高，超出了其额定负载容量，也会引发嗡嗡响声。
在这种情况下，可以通过降低负载或增加变压器容量来解决。
降低负载可以通过调整电器设备的使用情况，合理安排用电时间等方式来实现。
如果变压器容量过小，无法满足实际需求，可以考虑更换容量更大的变压器。
最后，变压器振动也会产生嗡嗡响声。
振动的原因可能是变压器基座不稳固、机械件松动、电脑频率干扰等因素引起的。
解决方法是首先检查基座是否稳固，需要调整或加固基座。
然后，检查变压器的机械件是否松动，需要对机械部件进行检修紧固。
另外，如果是电脑频率干扰引起的振动噪音，可以采取屏蔽措施或减少干扰源，使噪音得到消除。
总结起来，解决变压器嗡嗡响问题需要根据具体情况采取相应的措施。
首先要确定引起嗡嗡响的原因，然后根据原因采取相应的解决方法。
通过稳压器的安装、检修绕组、调整负载和加固基座等措施，可以有效解决变压器嗡嗡响的问题，保证其正常运行。
开关电源中的干扰
开关电源中的干扰一.电源线噪声电网中各种用电设备产生的电磁骚扰沿着电源线传播所造成的,电源线的噪声分为两大类:共模干扰和差模干扰。
1.共模干扰（Common-mode Interference）:两导线上的干扰电流振幅相等，而方向相同者称为共模干扰。
(任何载流体与地之间不希望有的电位)共模干扰的消除共模扼流圈工作原理如下：共模扼流圈当电路中的正常电流通过时，电流在同相位绕制的电感线圈中产生反向的磁场而相互抵消，此时正常信号电流主要受线圈电阻的影响（和少量因漏感造成的阻尼）；当共模电流流过线圈时，由于共模电流的同向性，会在线圈类产生同向的磁场而增大线圈的阻抗，使线圈表现为高阻抗，产生较强的阻尼效果，以此衰减共模电流达到滤波的目的。
共模电容的工作原理和差模电容的工作原理是一致的，都是利用电容的高频低阻性，使高频干扰电路短路，而低频时电路不受任何影响。
只是差模电容是两极之间短路，而共模电容是线对地短路。
消除共模干扰的方法包括：（1）.采用双绞线并有效接地。
（2）.强电场的地方还需要采用度锌管屏蔽。
（3）.布线时远离高压线，更不能将高压电源线和信号线捆在一起走线。
（4）.不要和电控所共用同一个电源。
（5）.采用线形稳压电源或高品质的开关电源（纹波干扰小于50mV）（6）.采用差分式电路2.差模干扰（Differential-mode Interference）：两导线上的干扰电流，振幅相等，方向相反称为差模干扰。
（任何两个载流体之间不希望有的电位差）（电容C的容量范围大致是2200pF-0.1uF,为减小漏电流，电容量不宜超过0.1uF）差模干扰的消除当干扰信号频率越高时，Zc越小，效果越明显，而低频时电路不受任何影响。
（电容C的容量大致是0.01-0.47uF）任何电源线上传导干扰信号，均用差模和共模信号来表示，差模干扰在两导线之间传输，属于对称性干扰；共模干扰在导线与地（机壳）之间传输，一般指在两根信号线上产生的幅值相等，相位相同的噪声，属于非对对称性干扰。
adc采集开关电源噪声处理方案
adc采集开关电源噪声处理方案ADC采集开关电源噪声处理方案引言：在电子设备中，ADC（模数转换器）的采集信号质量直接影响着整个系统的性能。
而开关电源作为一种常用的电源供应方式，其输出的噪声信号往往会对ADC采集信号造成干扰，从而影响采集数据的准确性。
因此，针对ADC采集开关电源噪声的处理成为了一个重要的技术问题。
一、开关电源噪声的来源及特点开关电源的工作原理是通过开关管的开关动作，将直流电压转换为高频脉冲信号，再通过滤波电路将其转换为稳定的直流电压。
在这个过程中，开关动作会产生电磁干扰（EMI）和电压波动（Ripple）两种主要的噪声源。
1. 电磁干扰（EMI）：开关电源在开关动作时会产生高频噪声，这些噪声通过导线和PCB板传播，对周围的电路和器件产生干扰。
电磁干扰的频率范围主要集中在几十千赫兹到几百兆赫兹，对ADC的采集信号会产生较大的干扰。
2. 电压波动（Ripple）：由于开关电源的输出是通过开关管的开关动作来实现的，因此在输出的直流电压中会存在一定的纹波，这种纹波信号会对ADC的采集信号造成干扰。
电压波动的频率主要集中在几百赫兹到几千赫兹，对ADC采集的低频信号会产生较大的影响。
二、开关电源噪声对ADC采集信号的影响开关电源的噪声信号会对ADC采集信号产生直接或间接的影响，主要表现为以下几个方面：1. 降低信噪比（SNR）：开关电源的噪声信号会与被采集信号叠加在一起，从而降低了信号的噪声比，使得采集到的信号质量下降。
2. 引入谐波干扰：开关电源的高频噪声会引入谐波干扰，使得采集到的信号中出现频谱分布不均匀的现象，从而导致采集数据的失真。
3. 产生杂散分量：开关电源的电压波动会引入杂散分量，使得采集信号中出现额外的频率成分，干扰了原始信号的准确采集。
三、开关电源噪声处理方案针对开关电源噪声对ADC采集信号的影响，可以采取以下几种方案来进行处理，以提高ADC采集信号的质量：1. 电源滤波：通过在开关电源的输入端或输出端添加滤波电路，可以有效地抑制开关电源产生的高频噪声。
开关电源的电磁干扰解决方法
差模干扰抑制器通常使用低通滤波元件构成，最简单的就是一只滤波电容接在两根电源线之间而形成的输入滤波电路（如图6中电容CX1），只要电容选择适当，就能对高频干扰起到抑制作用。该电容对高频干扰阻抗甚底，故两根电源线之间的高频干扰可以通过它，它对工频信号的阻抗很高，故对工频信号的传输毫无影响。该电容的选择主要考虑耐压值，只要满足功率线路的耐压等级，并能承受可预料的电压冲击即可。为了避免放电电流引起的冲击危害，CX电容容量不宜过大，一般在0.01～0.1μF之间。电容类型为陶瓷电容或聚酯薄膜电容。
ID=2πfCYVcY
式中：ID为漏电流；
f为电网频率。
一般装设在可移动设备上的滤波器，其交流漏电流应<1mA；若为装设在固定位置且接地的设备上的电源滤波器，其交流漏电流应<3.5mA，医疗器材规定的漏电流更小。由于考虑到漏电流的安全规范，电容CY的大小受到了限制，一般为2.2～33nF。电容类型一般为瓷片电容，使用中应注意在高频工作时电容器CY与引线电感的谐振效应。
1.2 输入电流畸变造成的噪声
开关电源的输入普遍采用桥式整流、电容滤波型整流电源。，在没有 PFC功能的输入级，由于整流二极管的非线性和滤波电容的储能作用，使得二极管的导通角变小，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。这种畸变的电流实质上除了包含基波分量以外还含有丰富的高次谐波分量。这些高次谐波分量注入电网，引起严重的谐波污染，对电网上其他的电器造成干扰。为了控制开关电源对电网的污染以及实现高功率因数，PFC电路是不可或缺的部分。
开关电源中变压器初、次级线圈之间的屏蔽层对EMI的作用有多大
开关电源中变压器初、次级线圈之间的屏蔽层对EMI的作用有多大【现象描述】某开关电源外形如图2.53所示。
图2.53 某开关电源外形图图2.53中变压器采用屏蔽设计，屏蔽层位于初级线圈与次级线圈之间，并且屏蔽层通过导线接至初级线圈的0 V，如图2.54所示。
图2.54 变压器内部结构示意图此电源的辐射发射与传导骚扰测试结果如图2.55、图2.56所示。
图2.55 使用屏蔽隔离变压器时的辐射发射测试结果图2.56 使用屏蔽隔离变压器时的传导骚扰测试结果从以上测试数据可以看出，该开关电源能满足EN55022标准中规定的CLASS B的要求。
将该电源的变压器改成非屏蔽的变压器，即取消初级线圈与次级线圈之间的屏蔽铜箔后，再进行辐射发射与传导骚扰测试，结果分别如图2.57、图2.58所示。
图2.57 使用非屏蔽变压器时的辐射发射测试结果图2.58 使用非屏蔽变压器时的传导骚扰测试结果从测试结果可以明显看出，使用非屏蔽变压器，在传导骚扰与辐射发射的项目上均不能达到EN55022标准中规定的CLASS B要求。
【原因分析】对开关电源来说，开关电路产生的电磁骚扰是开关电源的主要骚扰源之一。
开关电路是开关电源的核心，主要由开关管和高频变压器组成。
它产生的dU/dt 是具有较大辐度的脉冲，频带较宽且谐波丰富。
其骚扰传递示意图如图2.59所示。
这种脉冲骚扰产生的主要原因有以下两个方面。
（1）开关管负载为高频变压器初级线圈，是感性负载。
在开关管导通瞬间，初级线圈产生很大的涌流，并在初级线圈的两端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从一次线圈传输到二次线圈，储藏在电感中的这部分能量将和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。
这种电源电压中断会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，形成传导骚扰。
图2.59 开关电源骚扰传递示意图（2）脉冲变压器初级线圈，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，形成辐射骚扰。
开关电源的电磁干扰防制技术——传导篇
1 前言电源产品在做验证时，经常会遭遇到电磁干扰(EMI)的问题，有时处理起来需花费非常多的时间，许多工程师在对策电磁干扰时也是经验重于理论，知道哪个频段要对策那些组件，但对于理论上的分析却很欠缺。
笔者从事开关电源设计多年，希望能藉由之前对策的经验与相关理论基础做个整理，让目前正从事或未来想从事开关电源设计的人员对电磁干扰防制技术能有初步的认识。
开关电源的电磁干扰测试可分为传导测试与辐射测试，一般开关电源的传导测试频段是指150K~30MHz之间，而辐射干扰的频段是指30M~300MHz，300MHz之后的频段一般皆不是电源所产生，因此大都可以给予忽略。
下面内容章节包括开关电源的传导测试法规，测试与量测方式，基本概念，抑制传导干扰的滤波器设计，布线与变压器设计等章节。
2 传导测试的法规传导的法规因产品别的不同，其所适用之条文亦不同，一般是使用欧洲的EN-55022或是美国的FCC part15来定义其限制线，又可以区分为CLASS A与CLASS B两种标准，CLASS A为产品在商业与工业区域使用，CLASS B为产品在住宅及家庭区域使用，笔者所设计的产品为3C的家用电源，传导测试频段为150K~30MHz，在产品测试前请先确认申请的安规为何，不同的安规与等级会有不同的标准线。
图1举例为EN-55022CLASS B的限制线图，红色线为准峰值（QP, Quasi-peak）的限制线，粉红色为平均值（AV, Average）的限制线，传导测试最终的目地，就是测试的机台可以完全的低于其限制线，不论是QP值或AV值；一般在申请安规时，虽然只有在限制线下方即可申请，但多数都会做到低于2dB的误差以预防测试场地不同所导致的差异，而客户端有时会要求必需低于4~6dB来预防产品大量生产后所产生的误差。
图1图2图2为一量测后的例子，一般量测时都会先用峰值量测，因峰值量测是最简单且快速的方法，量测仪器以9KHz为一单位，在150K~30MHz之间用保持最大值(maximum hold)的方式来得到传导的峰值读值，用此来确认电源的最大峰值然后再依此去抓最高峰值的实际QP，AV值来减少扫描时间，图2的蓝色曲线为准峰值的峰值量测结果，一般在峰值量测完后会再对较高的6个频率点做准峰值(QP)与平均值(AV)的量测，就如同图2所标示。
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关于开关电源音频噪声处理的一点经验
最近看到论坛很多人在问关于音频噪声的问题，刚好本人以前也有碰到不少同样的情况，也有做过笔记，现在翻出来整理下，希望对一些碰到该问题网友有帮助。
音频噪声一般指开关电源自身在工作的过程中产生的，能被人耳听到频率为20-20kHz的音频信号
主要有以下几种来源：
一：变压器产生的音频噪声
变压器是主要的音频噪声源。
1：磁致伸缩效应，磁芯材料的尺寸随磁通密度变化
3：磁芯中间存在的气隙，可使磁芯吸引力方向产生弯曲。
2：线圈移动，绕组间存在交变电流效应，产生吸引力和排斥力，使线圈反复移动
4：磁芯两部分在交流磁场中的相互吸引力使其产生移动，反复压迫接触面
5：骨架移动，磁芯片的位移可通过骨架传送和放大。
在以上几种移动源共同作用下，形成了比较复杂的机械系统，它能产生在人耳听力范围内的音频信号。
以下简单讲解能有效衰减各种机制产生的音频噪声的常见方法。
首先变压器要采用均匀浸渍，从而能有效填充线圈与线圈之间、线圈与骨架之间、骨架与磁芯之间的固有空隙，降低活动部件发生位移的可能性，必要时可以再磁性元件与线路板接触面填充白胶或喷涂三防漆，进一步减小机械振动的空间，有效降低噪声。
在条件允许的情况下尽量降低峰值磁通密度，要充分考虑高温时的饱和磁通密度，留足够余量防止工作曲线进入非线性区，可以有效降低变压器的音频噪声，有实验证明峰值磁通密度从3000高斯降为2000高斯即可将发出的噪音降低5 dB到15dB 条件允许可以使用非晶、超微晶合金等软磁材料，它们的磁均匀一致性远比一般铁氧体好得多，磁致伸缩效应趋于零，因此对应力不敏感
二：电容产生的音频噪声
通常为了抑制电磁干扰和减小器件电压应力，开关电源一般采用RC、RCD等吸收电路,吸收电容常常选用高压陶瓷电容，而高压陶瓷电容是由非线性电介质钛酸钡等材料制成，电致伸缩效应比较明显，在周期性尖峰电压的作用下，电介质不断发生形变从而产生音频噪声。
解决的方法是把吸收回路用的高压陶瓷电容换成电致伸缩效应很小的聚脂薄膜电容，这样可以基本消除电容产生的噪声。
三：电路振荡产生的音频噪声
当电源在工作过程中有问歇式振荡产生时，会引起线圈磁芯间歇式振动，当此振荡频率接近绕变压器的固有振荡频率时，易引发共振现象，此时将产生人耳所能听到的音频噪声。
电路振荡产生的原因有很多，下面简单讲解：
1：PCB设计不当
A）功率大电流地线与控制回路地线共用同一走线，由于PCB覆铜线并非理想导体，它总是可以等效成电感或电阻，当功率电流流过了和信号控制回路共用的PCB线，在PCB上产生电压降落，特别是采用多点接地时，由于控制电路各节点分散在不同位置，功率电流引起的电压降对控制电路叠加了扰动，使电路发出噪音，这问题通常采用单点接地可以得到改善
B）芯片VCC电源走线过长、或离高dt/di大电流走线过近而受到干扰，这问题一般可通过在靠近芯片VCC引脚加个104瓷片去耦电容器得到改善
关于PCB走线的一些需要注意的地方总结：
信号线必须尽可能地短，并且远离MOS管漏极走线以防止噪声耦合，信号地独立布线,尽可能与功率地分离. 光耦地，Vcc地，Y 电容地分开,反馈脚电容尽可能靠近IC.。
将电源和地平行布置。
将敏感及高频的走线尽量远离高扰的电源走线。
加宽电源和地的走线来减小电源线和地线之间的阻抗。
最小化由漏极、箝位和变压器构成的环路区域
最小化由次级绕组、输出二极管和输出滤波电容构成的环路区域增加走线之间的距离来减小电容耦合的串扰。
2：反馈设计不当
比如带宽设置过宽、相位余量不足，解决的方法可以试着把带宽压一压，
有些设计为了提高瞬态响应，带宽过宽对高频干扰的印制就会减弱，盲目提高带宽是不可取的。
四：阶跃负载产生的音频噪声
有些开关电源在全程变换负载测试时会产生音频噪声。
例如通信行业在开关电源的测试标准中，动态负载被定义为周期1 ms、斜率0．1 A／ s，按照25％-50％—_25％和75％—_50％一75％两种变化规律的阶跃负载，以正激变换器为例，输出电感的电流由输出脉动电流和阶跃电流两部分组成，脉动电流的频率和开天电源的工作频率相同，一般不会产生音频噪声，而阶跃电流的周期和给定阶跃负载的周期一致，当输出电容比较小，阶跃电流dt/di变化率过高，这时也会产生音频噪声解决的方法是增加输出电容，由于电源内部体积的限制，输出电容一般也不可能很大，这时也可以试着延缓环路的反应时间，相应也就减小了电流变化率，从而起到一定的抑制的作用。
但需要注意的是，延缓环路的反应时间会使输出电压的过冲或跌落会大很多，这也是一个需要折中考虑的问题。