开关电源抗干扰的措施
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。
开关电源中常用的几种抑制电磁干扰的措施
开关电源中常用的几种抑制电磁干扰的措施形成电磁干扰的三要素是干扰源、传播途径和受扰设备。
因而,抑制电磁干扰也应该从这三方面着手。
首先应该抑制干扰源,直接消除干扰原因;其次是消除干扰源和受扰设备之间的耦合和辐射,切断电磁干扰的传播途径（见图2）;第三是提高受扰设备的抗扰能力,减低其对噪声的敏感度。
目前抑制干扰的几种措施基本上都是用切断电磁干扰源和受扰设备之间的耦合通道，它们确是行之有效的办法。
常用的方法是屏蔽、接地和滤波。
图1 共模干扰采用屏蔽技术可以有效地抑制开关电源的电磁辐射干扰。
例如,功率开关管和输出二极管通常有较大的功率损耗,为了散热往往需要安装散热器或直接安装在电源底板上。
器件安装时需要导热性能好的绝缘片进行绝缘,这就使器件与底板和散热器之间产生了分布电容,开关电源的底板是交流电源的地线,因而通过器件与底板之间的分布电容将电磁干扰耦合到交流输入端产生共模干扰,解决这个问题的办法是采用两层绝缘片之间夹一层屏蔽片,并把屏蔽片接到直流地上,割断了射频干扰向输入电网传播的途径。
为了抑制开关电源产生的辐射,电磁干扰对其他电子设备的影响,可完全按照对磁场屏蔽的方法来加工屏蔽罩,然后将整个屏蔽罩与系统的机壳和地连接为一体,就能对电磁场进行有效的屏蔽。
电源某些部分与大地相连可以起到抑制干扰的作用。
例如,静电屏蔽层接地可以抑制变化电场的干扰;电磁屏蔽用的导体原则上可以不接地,但不接地的屏蔽导体时常增强静电耦合而产生所谓“负静电屏蔽”效应,所以仍以接地为好,这样使电磁屏蔽能同时发挥静电屏蔽的作用。
电路的公共参考点与大地相连,可为信号回路提供稳定的参考电位。
因此,系统中的安全保护地线、屏蔽接地线和公共参考地线各自形成接地母线后,最终都与大地相连.在电路系统设计中应遵循“一点接地”的原则,如果形成多点接地,会出现闭合的接地环路,当磁力线穿过该回路时将产生磁感应噪声,实际上很难实现“一点接地”。
因此,为降低接地阻抗,消除分布电容的影响而采取平面式或多点接地,利用一个导电平面(底板或多层印制板电路的导电平面层等)作为参考地,需要接地的各部分就近接到该参考地上。
开关电源的抗干扰措施
开关电源的抗干扰措施1电路的隔离1．1开关电源电路隔离方式开关电源包括两部分，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，并且随着数字式开关电源的研究与开发，也是提高单片机抗干扰能力的重要措施。
在开关电源中，电路隔离主要有：模拟电路的隔离、数字电路的隔离、数字电路与模拟电路之间的隔离。
主要目的是通过隔离元器件把噪声干扰的路径切断，从而达到抑制噪声干扰的效果。
开关电源的模拟信号控制系统的隔离与测量系统中模拟信号的隔离类似，即交流信号一般采用变压器隔离，直流信号一般采用线性隔离器(如线性光电耦合器)隔离。
数字电路的隔离主要有：脉冲变压器隔离、光电耦合器隔离等。
其中数字量输入隔离方式主要采用脉冲变压器隔离、光电耦合器隔离；而数字量输出隔离方式主要采用光电耦合器隔离、高频变压器隔离(个别情况下采用)。
在采用了电路隔离的措施以后，绝大多数电路都能够取得良好的抑制噪声效果，使开关电源符合电磁兼容性的要求。
1．2变压器耦合隔离1．2．1变压器耦合变压器只能传输交流信号，不能传输直流信号。
因此对地线的低频干扰具有较好的抑制能力，并且电路单元间传输的信号电流只能在变压器绕组中流过，不流经地线，也可以避免对其他电路的干扰，如图1所示。
1．2．2脉冲变压器隔离脉冲变压器的匝数较少，而且一次绕组和二次绕组分别绕于铁氧体磁心的两侧，这种工艺使得它的分市电容很小，仅为几个皮法，所以可作为脉冲信号的隔离元件。
脉冲变压器传递输入、输出脉冲信号时，不传递直流分量，因而在微电子技术控制系统中得到了广泛的应用。
解析几种有效的开关电源电磁干扰的抑制措施
解析几种有效的开关电源电磁干扰的抑制措施
有效的开关电源电磁干扰抑制措施包括：
1. 选择合适的滤波器：在开关电源输入端、输出端以及变压器绕组的附近安装滤波器，可以有效滤除高频噪声和突变噪声，减少电磁辐射。
2. 使用磁性材料：在开关电源变压器绕组的附近使用磁性材料，如铁氧体、铁氟龙等，可以有效吸收和屏蔽电磁干扰。
3. 地线布局：合理布置地线，减少电磁干扰。
不同元器件的地线要分开布局，避免共
用一个接地点。
4. 合理选择元器件：选择低电阻、低电感、低容值的元器件，减少电路中的谐振，降
低电磁干扰。
5. 优化电路设计：合理布局和连接元器件，减少信号回路，增加信号路径的隔离，减
少电磁干扰。
6. 使用屏蔽材料：在开关电源敏感部分使用屏蔽材料，如铝箔、铁氧网、铜网等，将
电磁辐射封锁在内部。
7. 设计良好的接地系统：确保良好的接地系统，包括减少接地回路的电阻，建立良好
的接地连接。
8. 符合电磁兼容性标准：在设计和生产过程中遵循电磁兼容性标准，如EMC（电磁兼容性）标准，确保产品符合相关电磁干扰限制。
以上是一些常见的有效的开关电源电磁干扰抑制措施，根据具体的应用场景和需求，还可以采取其它的措施来减少电磁干扰的影响。
开关电源电磁兼容设计及电磁骚扰的抑制总结
开关电源电磁兼容设计及电磁骚扰的抑制总结开关电源电磁兼容（EMC）设计及电磁骚扰的抑制是在开关电源设计中不可避免的问题。
为了确保设备在工作时不会产生电磁干扰或受到电磁干扰的影响，我们需要采取一些措施来保证电磁兼容性。
以下是一些关键点，总结了开关电源的电磁兼容设计和电磁骚扰抑制的方法。
1.开关电源的布局设计：-尽量减小导线的长度和面积，在布局时要避免导线的交叉和平行排列，尤其是高频信号线和低频信号线。
-将高频部分布局在一起，低频部分布局在一起，以减少电磁干扰。
-使用多层PCB板设计，将地线、电源线和信号线分层布局，以降低电磁辐射和互相干扰。
2.滤波器设计：-在输入和输出端口附近添加滤波器，以减少电磁干扰的传播。
-使用电源滤波器，以减少电源线上的高频噪声。
-使用输入和输出滤波器，以降低辐射和传导的电磁干扰。
3.接地设计：-使用良好的接地方法，包括终端接地、屏蔽接地和共地接法，以降低电磁辐射和互相干扰。
-在布局时，将地线设计为低阻抗、低干扰的传输路径，确保电磁干扰的可靠耗散。
4.耦合器件的选择：-在开关和滤波器中选择适当的元器件，如电感、电容和变压器，以减少电磁辐射和传导的干扰。
-使用优质的耦合器件，具有更好的电磁兼容性和抑制电磁骚扰的能力。
5.使用屏蔽和接地：-在关键部位使用屏蔽盖板或屏蔽罩，以减少电磁辐射和传导的干扰。
-在电源线和信号线上使用屏蔽，并正确地接地屏蔽以提高电磁兼容性。
6.EMI测试和符合性认证：-完成EMI测试，以确保产品符合相关标准和规定。
-定期进行EMI测试，并及时修正和改进设计，以满足不断变化的要求和标准。
总之，开关电源电磁兼容设计及电磁骚扰的抑制是在开关电源设计中不可或缺的部分。
通过合理的布局设计、滤波器设计、接地设计、耦合器件选择、屏蔽和接地以及EMI测试和符合性认证等措施，我们可以有效地降低电磁辐射和传导的干扰，提高开关电源的电磁兼容性，保证产品的可靠性和稳定性。
开关电源电磁干扰分析与抗干扰措施
开关电源电磁干扰分析与抗干扰措施开关电源因体积小、功率因数较大等优点，在通信、控制、计算机等领域应用广泛。
但由于会产生电磁干扰，其进一步的应用受到一定程度上的限制。
本文将分析开关电源电磁干扰的各种产生机理，并在其基础之上，提出开关电源的电磁兼容设计方法。
开关电源的电磁干扰分析开关电源的结构如图1所示。
首先将工频交流整流为直流，再逆变为高频，最后再经整流滤波电路输出，得到稳定的直流电压。
电路设计及布局不合理、机械振动、接地不良等都会形成内部电磁干扰。
同时，变压器的漏感和输出二极管的反向恢复电流造成的尖峰，也是潜在的强干扰源。
图1 AC/DC开关电源基本框图1 内部干扰源● 开关电路开关电路主要由开关管和高频变压器组成。
开关管及其散热片与外壳和电源内部的引线间存在分布电容，它产生的du/dt具有较大幅度的脉冲，频带较宽且谐波丰富。
开关管负载为高频变压器初级线圈，是感性负载。
当原来导通的开关管关断时，高频变压器的漏感产生了反电势E＝-Ldi/dt，其值与集电极的电流变化率成正比，与漏感成正比，迭加在关断电压上，形成关断电压尖峰，从而形成传导干扰。
● 整流电路的整流二极管输出整流二极管截止时有一个反向电流，其恢复到零点的时间与结电容等因素有关。
它会在变压器漏感和其他分布参数的影响下产生很大的电流变化di/dt，产生较强的高频干扰，频率可达几十兆赫兹。
● 杂散参数由于工作在较高频率，开关电源中的低频元器件特性会发生变化，由此产生噪声。
在高频时，杂散参数对耦合通道的特性影响很大，而分布电容成为电磁干扰的通道。
2 外部干扰源外部干扰源可以分为电源干扰和雷电干扰，而电源干扰以“共模”和“差模”方式存在。
同时，由于交流电网直接连到整流桥和滤波电路上，在半个周期内，只有输入电压的峰值时间才有输入电流，导致电源的输入功率因数很低（大约为0.6）。
而且，该电流含有大量电流谐波分量，会对电网产生谐波“污染”。
开关电源的EMC设计产生电磁干扰有3个必要条件：干扰源、传输介质、敏感设备，EMC设计的目的就是破坏这3个条件中的一个。
开关电源的抗干扰解决方法（3）
开关电源的抗干扰解决方法（3）开关电源的抗干扰解决方法图4 高频工作下的元件频率特性2 开关电源emi抑制措施电磁兼容的三要素是干扰源、耦合通路和敏感体，抑制以上任何一项都可以减少电磁干扰问题。
开关电源工作在高电压大电流的高频开关状态时，其引起的电磁兼容性问题是比较复杂的。
但是，仍符合基本的电磁干扰模型，可以从三要素入手寻求抑制电磁干扰的方法。
2.1 抑制开关电源中各类电磁干扰源为了解决输入电流波形畸变和降低电流谐波含量，开关电源需要使用功率因数校正（pfc）技术。
pfc技术使得电流波形跟随电压波形，将电流波形校正成近似的正弦波。
从而降低了电流谐波含量，改善了桥式整流电容滤波电路的输入特性，同时也提高了开关电源的功率因数。
软开关技术是减小开关器件损耗和改善开关器件电磁兼容特性的重要方法。
开关器件开通和关断时会产生浪涌电流和尖峰电压，这是开关管产生电磁干扰及开关损耗的主要原因。
使用软开关技术使开关管在零电压、零电流时进行开关转换可以有效地抑制电磁干扰。
使用缓冲电路吸收开关管或高频变压器初级线圈两端的尖峰电压也能有效地改善电磁兼容特性。
输出整流二极管的反向恢复问题可以通过在输出整流管上串联一个饱和电感来抑制，如图5所示，饱和电感ls与二极管串联工作。
饱和电感的磁芯是用具有矩形bh曲线的磁性材料制成的。
同磁放大器使用的材料一样，这种磁芯做的电感有很高的磁导率，该种磁芯在bh曲线上拥有一段接近垂直的线性区并很容易进入饱和。
实际使用中，在输出整流二极管导通时，使饱和电感工作在饱和状态下，相当于一段导线；当二极管关断反向恢复时，使饱和电感工作在电感特性状态下，阻碍了反向恢复电流的大幅度变化，从而抑制了它对外部的干扰。
图5 饱和电感在减小二极管反向恢复电流中的应用2.2 切断电磁干扰传输途径——共模、差模电源线滤波器设计电源线干扰可以使用电源线滤波器滤除，开关电源emi滤波器基本电路如图6所示。
一个合理有效的开关电源emi滤波器应该对电源线上差模干扰和共模干扰都有较强的抑制作用。
开关电源PCB的抗干扰技术
开关电源PCB的抗干扰技术开关电源PCB的抗干扰技术印制电路板的设计质量不仅直接影响开关电源产品的可靠性，还关系到开关电源产品稳定性，甚至是开关电源产品的成败。
因此在设计时要充分考虑印制板的抗干扰性能，其中有电磁兼容性。
抗干扰设计包括抑制噪声干扰、切断噪声传递途径、降低接受干扰灵敏度。
在设计印制板时，应注意如下事项：1.减少辐射噪声：开关电源电路板在工作时会向外辐射噪声，往往信号线经地传递到机壳，引起谐振，由机壳向外辐射强烈的辐射噪声，这时应做到使用多层印制电路板，以中间层作电源线或地线，将电源线密封在板内，可有效预防电路辐射和接收噪声。
其一印制电路板“满接地”。
绘制高频电路时，除尽量加粗地线外，应把电路板没被占用的所有面积都作为接地线，这样可以有效降低寄生电感，减小噪声辐射。
2.妥善布设印制导线：布线是印制电路板设计图形化的关键阶段，板上的铜箔导线及相邻导线间串扰原因将决定开关电源印制板的抗干扰度，合理布线可获得最佳性能，布线应注意：①布线密度应综合结构及电性能要求，力求简单、均匀，导线最小宽度和间距不小于0.3mm,条件允许可适当加宽导线及间距；②信号线最好集中于PCB板的中央，力求靠近地线或用地包围它，信号线避免长距离的平行线，线的拐角应设计为135度走向，切忌成90度或者更小角度；③相邻布线导线采用垂直、斜交或弯曲走线，以减小寄生耦合，高频开关电源信号线切忌相互平行；④尽量缩短输入引线，提高输入阻抗，对模拟信号输入加屏蔽，若模拟、数字两信号都有时，宜将两地线隔离。
布设导线时尽量减小金属化过孔，以提高整块印制板的可靠性。
3.抑制电源线和地线阻抗引起的振荡：注意降低开关电源和地线阻抗，对公共阻抗、串扰和反射等引起的波形畸变和振荡需采取措施，当浪涌电流流进印制板时，会产生电源尖峰噪声，这是导线引起的干扰，这时应该在电源电路与地线间接入旁路电容，以缩短浪涌电流的途径，免除干扰。
4.正确运用抗干扰元器件：根据噪声的不同特点，正确选用抗干扰元器件，用二极管、压敏电阻吸收浪涌电压，用变压器隔离电源噪声，用电路滤波器滤除频段干扰信号，用阻容元件对干扰电压电流采取旁路、吸收、隔离、滤除、去耦等措施。
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开关电源抗干扰的措施
本文从屏蔽、接地、PCB板的布局与布线几方面，对开关电源电路的抗干扰措施进行了详尽的分析讨论，以确保开关电源的正常工作。
标签：屏蔽接地抗干扰电磁兼容
开关电源一般采用脉冲宽度调制技术，其特点是频率高、效率高、功率密度高。
然而，由于其开关器件工作在高频通断状态，高频的快速瞬变过程本身就是电磁干扰源，它产生的电磁干扰直接危害着电子设备的正常工作，为了确保开关电源工作的可靠性，必须进行抗干扰设计。
抗干扰措施包括屏蔽、接地、PCB 板的布局与布线等，这里仅对屏蔽、接地、PCB板的布局与布线这几种抗干扰措施进行分析讨论。
1.屏蔽技术。
抑制开关电源电磁干扰的有效方法是屏蔽。
即用导电良好的材料对电场进行屏蔽，用导磁率高的材料对磁场进行屏蔽。
用电磁屏蔽的方法解决EMI问题的好处是不会影响电路的正常工作。
屏蔽技术可分为对发出电磁波部位的屏蔽和易受电磁波影响的元器件的屏蔽。
在开关电源中，可发出电磁波的元器件是指变压器、电感器、功率器件等，通常在其周围采用铜板或铁板作为屏蔽，使其电磁波产生衰减。
对抗电磁波较弱的元器件，必要的情况下也应采取相应的屏蔽措施。
2.接地技术。
（1）接地。
接地技术是开关电源抗干扰技术和电磁兼容技术的重要内容之一。
不正确的工作接地反而会增加干扰。
比如共地线干扰、地环路干扰等。
为防止各种电路在工作中产生互相干扰，使之能相互兼容地工作，根据电路的性质，将工作接地分为不同的种类。
（2）交流地与直流地分开。
一般交流电源的零线是接地的。
但由于存在接地电阻和其上流过的电流，导致电源的零线电位并非为大地的零电位。
另外，交流电源的零线上往往存在很多干扰如果交流电源地与直流电源地不分开，将对直流电源和后续的直流电路正常工作产生影响。
因此，在开关电源中采用把交流电源地与直流电源地分开的浮地技术，可以隔离来自交流电源地线的干扰。
（3）模拟地与数字地分开。
随着数字开关电源的开发，为了抑制对数字芯片的干扰，数字芯片与模拟电路必须进行隔离。
在数字开关电源中，常用脉冲变压器和线性光电耦合器进行数字电路与模拟电路信号的隔离，以提高整个电路的电磁兼容性。
（4）功率地与弱电地分开。
功率地是负载电路或功率驱动电路的零电位的公共基准地线。
由于负载电路或功率驱动电路的电流较强、电压较高，所以功率地线上的干扰较大。
因此功率地必须与其他弱电地分别设置，以保证整个系统稳
定可靠的工作。
3.印制电路板的抗干扰设计。
（1）元器件的布局。
为了减少噪声的产生和防止由于噪声所引起的误动作，在进行元器件的布局时，应该注意以下几点：①应该根据印制板的安装方式，把易发热的元器件如稳压器、功率开关器件、变压器等安装在印制板的上方部位，以利于散热；热敏元件应远离发热元件。
②应尽量将相互关联的元器件摆放在起以避免因器件离得太远而造成印制线过长所带来的干扰。
③易受干扰的元器件不能相互挨得太近，输入和输出元件应尽量远离；脉冲电流流过的区域远离输入输出端子，使噪声源与出口分离。
④应将输入信号和输出信号尽量放置在引线端口附近，以避免因耦合路径而产生的干扰。
（2）印制板布线抗干扰的措施。
印制电路板的抗干扰设计不仅与布局有关，而且与布线也有相当大的关系。
开关电源PCB抗干扰设计布线的原则：①根据印制线路板电流的大小，尽量加粗电源线、接地线宽度，减少环路阻抗；同时使电源线、地线的走向和数据传递的方向一致，这样有助于增强抗噪声能力；在装配密度很高的印制电路板时，多采用多层板，可使印制导线的直流电阻R和自感L减小，从而减小印制导线的特性阻抗；在双面板设计中，除尽量加粗电源线和地线的线条外，还应该在电源线和地线之间留出一定的空间，以便安装高频特性好的去耦电容。
②控制回路与输出回路分开，采用单点接地方式，大面积接地容易引出天线作用，建议不要采用大面积接地方式。
③相邻电路之间不应该有过长的平行线，走线尽量避免平行。
如果在设计印制电路板时平行走线无法避免，可在两条平行的信号线之间加一条地线，以起屏蔽作用。
尽量拉开两条平行的信号线之间的距离，以降低两线之间电磁场的影响，使两条平行的信号线上流过的电流方向相反。
④电容引线不能太长，尤其是高频旁路电容不能有引线。
由于开关电源在体积、重量和效率等方面的优点，已广泛应用于各个领域。
但电磁干扰对电子和电气设备的工作有较大影响。
可以采取多种手段抑制干扰，有效地提高开关电源的电磁兼容性，使其得到更广泛的应用。
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