解析几种有效的开关电源电磁干扰的抑制措施
开关电源电磁干扰(EMI)抑制措施总结
摘要：开关电源的电磁干扰对电子设备的性能影响很大，因此，各种标准对抑制电源设备电磁干扰的要求已越来越高。
对开关电源中电磁干扰的产生机理做了简要的描述，着重总结了几种近年提出的新的抑制电磁干扰的方法，并对其原理、应用做了简单介绍。
1 引言随着电子设备的大量应用，电源在这些设备中的地位越来越重要，而开关变换器由于体积小、重量轻、效率高等特点，在电源中占的比重越来越大。
开关电源大多工作在高频情况下，在开关器件的开关过程中，寄生元件（如寄生电容、寄生电感等）中能量的高频变化产生了大量的电磁干扰（ ElectromagneticInterference ， EMI ）。
EMI 信号占有很宽的频率范围，又有一定的幅度，经过在电路、空间中的传导和辐射，污染了周围的电磁环境，影响了与其它电子设备的电磁兼容（ ElectromagneticCompatibility ）性。
随着近年来各国对电子设备的电磁干扰和电磁兼容性能要求的不断提高，对电磁干扰以及新的抑制方法的研究已成为开关电源研究中的热点。
本文对电磁干扰产生、传播的机理进行了简要的介绍，重点总结了几种近年来提出的抑制开关电源电磁干扰产生及传播的新方法。
2 电磁干扰的产生和传播方式开关电源中的电磁干扰分为传导干扰和辐射干扰两种。
通常传导干扰比较好分析，可以将电路理论和数学知识结合起来，对电磁干扰中各种元器件的特性进行研究；但对辐射干扰而言，由于电路中存在不同干扰源的综合作用，又涉及到电磁场理论，分析起来比较困难。
下面将对这两种干扰的机理作一简要的介绍。
2.1传导干扰的产生和传播传导干扰可分为共模（ CommonMode CM ）干扰和差模（ DifferentialMode DM ）干扰。
由于寄生参数的存在以及开关电源中开关器件的高频开通与关断，使得开关电源在其输入端（即交流电网侧）产生较大的共模干扰和差模干扰。
2.1.1 共模（ CM ）干扰变换器工作在高频情况时，由于 dv/dt 很高，激发变压器线圈间、以及开关管与散热片间的寄生电容，从而产生了共模干扰。
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。
抑制开关电源电磁干扰的方法研究
抑制开关电源电磁干扰的方法研究随着电子技术的飞速发展，开关电源的应用也越来越广泛。
开关电源具有效率高、噪声低、价格低等特点，但由于其时钟和开关频率较高，会产生大量的电磁波，这些电磁波会对原有电路造成严重的干扰，从而导致电子设备的错误工作或不能正常运行。
因此，有必要研究抑制开关电源电磁干扰的方法。
一是采用电磁屏蔽技术。
这种技术的原理是利用屏蔽材料产生一个电磁屏蔽环境，把电磁波从开关电源中过滤掉，从而保护原有电路不受干扰。
比如采用铝箔或者铝塑箔等物质作为屏蔽材料，再用电磁屏蔽丝缠绕在开关电源上，即可产生一个电磁屏蔽环境，杜绝电磁波影响原有电路。
二是采用电磁消波器技术。
电磁消波器是一种能够将电磁波过滤掉的电子元件，可以分为晶体消波器和谐振消波器两种。
其中晶体消波器的原理是利用电容和电感元件来平滑和整流电磁波，从而消除电磁波的影响。
谐振消波器是利用元件上电流进行消波，以降低谐波噪声，减轻负荷的影响，达到电磁抑制的目的。
另外，还可采用信号分离技术。
这种技术的实现原理是将开关电源的控制信号保持在一个独立的区域，然后再将其从其他电子元件中分离出来，从而减少电磁波的影响。
上述三种方法可以有效抑制开关电源造成的电磁干扰，从而保证原有电路的正常运行。
不过，在实际应用中需要根据实际情况选择最合适的技术手段，抑制其造成的电磁干扰。
总之，抑制开关电源电磁干扰是一项重要的研究工作，可以为电子设备正常运行提供有效的保障，从而改善实际应用效果。
综上所述，通过采用电磁屏蔽、消波器和信号分离技术等多种方式，可以有效抑制开关电源造成的电磁干扰，保证电子设备的正常工作。
因此，对于抑制开关电源电磁干扰的方法研究有着重要的意义，具有重要的现实意义和社会意义。
开关电源的干扰分析及其抑制措施
2 开关电源干扰耦合途径开关电源干扰耦合途径有两种方式：一种是传导耦合方式，另一种是辐射耦合方式。2．1 传导耦合传导耦合是骚扰源与敏感设备之间的主要耦合途径之一。传导耦合必须在骚扰源与敏感设备之间存在有完整的电路连接，电磁骚扰沿着这一连接电路从骚扰源传输电 磁骚扰至敏感设备，产生电磁干扰。按其耦合方式可分为电路性耦合、电容性耦合和电感性耦合。在开关电源中，这3种耦合方式同时存在，互相联系。2．1．1 电路性耦合电路性耦合是最常见、最简单的传导耦合方式。其又有以下几种：1）直接传导耦合导线经过存在骚扰的环境时，即拾取骚扰能量并沿导线传导至电路而造成对电路的干扰。2）共阻抗耦合由于两个以上电路有公共阻抗，当两个电路的电流流经一个公共阻抗时，一个电路的电流在该公共阻抗上形成的电压就会影响到另一个电路，这就是 共阻抗耦合。形成共阻抗耦合骚扰的有电源输出阻抗、接地线的公共阻抗等。2 .1．2 电容性耦合电容性耦合也称为电耦合，由于两个电路之生的尖峰电压是一种有较大幅度的窄脉冲，其频间存在寄生电容，使一个电路的电荷通过寄生电容影响到另一条支路。2.1.3 电感性耦合电感性耦合也称为磁耦合，两个电路之间存在互感时，当干扰源是以电源形式出现时，此电流所产生的磁场通过互感耦合对邻近信号形成干扰。2．2 辐射耦合通过辐射途径造成的骚扰耦合称为辐射耦合。辐射耦合是以电磁场的形式将电磁能量从骚扰源经空间传输到接受器。通常存在4种主要耦合途径：天线耦合、导线感 应耦合、闭合回路耦合和孔缝耦合。2．2．1 天线与天线间的辐射耦合在实际工程中，存在大量的天线电磁耦合。例如，开关电源中长的信号线、控制线、输入和输出引线等具有天线效应，能够接收电磁骚扰，形成天线辐射耦合。2．2．2 电磁场对导线的感应耦合开关电源的电缆线一般是由信号回路的连接线、功率级回路的供电线以及地线一起构成，其中每一根导线都由输入端阻抗、输出端阻抗和返回导线构成一个回路。因 此，电缆线是内部电路暴露在机箱外面的部分，最易受到骚扰源辐射场的耦合而感应出骚扰电压或骚扰电流，沿导线进入设备形成辐射骚扰。2．2．3 电磁场对闭合回路的耦合电磁场对闭合回路的耦合是指回路受感应最大部分的长度小于波长的1／4。在辐射骚扰电磁场的频率比较低的情况下，辐射骚扰电磁场与闭合回路的电磁耦合。2．2．4 电磁场通过孔缝的耦合电磁场通过孔缝的耦合是指辐射骚扰电磁场通过非金属设备外壳、金属设备外壳上的孔缝、电缆的编织金属屏蔽体等对其内部的电磁骚扰。3 抑制干扰的一些措施形成电磁干扰的三要素是骚扰源、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人手，采取适当措施。首先应该抑制骚扰源，直接消除干扰原因；其 次是消除骚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；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 上都是用切断电磁骚扰源和受扰设备之间的耦合通道。常用的方法是屏蔽、接地和滤波。1）采用屏蔽技术可以有效地抑制开关电源的电磁辐射干扰，即用电导率良好的材料对电场进行屏蔽，用磁导率高的材料对磁场进行屏蔽。屏蔽有两个目的，一是限 制内部辐射的电磁能量泄漏出，二是防止外来的辐射干扰进入该内部区域。其原理是利用屏蔽体对电磁能量的反射、吸收和引导作用。为了抑制开关电源产生的辐 射，电磁骚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。2）所谓接地，就是在两点间建立传导通路，以便将电子设备或元器件连接到某些叫作“地”的参考点上。接地是开关电源设备抑制电磁干扰的重要方法，电源某些 部分与大地相连可以起到抑制干扰的作用。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，当磁力线穿过该环路时将产 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，利用一个导电平面作为参考地，需要接地的 各部分就近接到该参考地上。为进一步减小接地回路的压降，可用旁路电容减少返回电流的幅值。在低频和高频共存的电路系统中，应分别将低频电路、高频电路、 功率电路的地线单独连接后，再连接到公共参考点上。3）滤波是抑制传导干扰的有效方法，在设备或系统的电磁兼容设计中具有极其重要的作用。EMI滤波器作为抑制电源线传导干扰的重要单元，可以抑制来自电网 的干扰对电源本身的侵害，也可以抑制由开关电源产生并向电网反馈的干扰。在滤波电路中，还采用很多专用的滤波元件，如穿心电容器、三端电容器、铁氧体磁 环，它们能够改善电路的滤波特性。恰当地设计或选择滤波器，并正确地安装和使用滤波器，是抗干扰技术的重要组成部分。选择滤波器时要注意以下几点：（1）明确工作频率和所要抑制的干扰频率，如两者非常接近，则需要应用频率特性非常陡峭的滤波器，才能把两种频率分开；（2）保证滤波器在高压情况下能够可靠地工作；（3）滤波器连续通以最大额定电流时，其温升要低，以保证在该额定电流连续工作时，不破坏滤波器中元件的工作性能；（4）为使工作时的滤波器频率特性与设计值相符合，要求与它连接的信号源阻抗和负载阻抗的数值等于设计时的规定值：（5）滤波器必须具有屏蔽结构，屏蔽箱盖和本体要有良好的电接触，滤波器的电容引线应尽量短，最好选用短引线低电感的穿心电容；（6）要有较高的工作可靠性，因为作防护电磁干扰用的滤波器，其故障往往比其他元器件的故障更难找。安装滤波器时应注意以下几点：（1）电源线路滤波器应安装在离设备电源人口尽量靠近的地方，不要让未经过滤波器的电源线在设备框内迂回；（2）滤波器中的电容器引线应尽可能短，以免因引线感抗和容抗在较低频率上谐振；（3）滤波器的接地导线上有很大的短路电流通过，会引起附加的电磁辐射，故应对滤波器元件本身进行良好的屏蔽和接地处理；（4）滤波器的输人和输出线不能交叉，否则会因滤波器的输入和输出电容耦合通路引起串扰，从而降低滤波特性，通常的办法是输入和输出端之间加隔板或屏 蔽层。4 结语开关电源产生电磁干扰的因素还有很多，抑制电磁干扰还有大量的工作要做。全面抑制开关电源的各种噪声将使开关电源更加安全可靠地运行。
开关电源电磁干扰的抑制措施
开关电源电磁干扰的抑制措施1 开关电源压力表电磁干扰的产生机理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。
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。
当采用零电流、零电压开关时，这种谐波干扰将会很小。
另外，功率开关管在截止期间，高频变压器绕组漏感引起的电流突变，也会产生尖峰干扰。
（3）交流输入回路产生的干扰无工频变压器的开关电源输入端整流管在反向恢复期间会引起高频衰减振荡产生干扰。
开关电源产生的尖峰干扰和谐波干扰能量，通过开关电源的输入输出线传播出去而形成的干扰称之为传导干扰；而谐波和寄生振荡的能量，通过输入输出线传播时，都会在空间产生电场和磁场。
这种通过电磁辐射产生的干扰称为辐射干扰。
（4）其他原因元器件的寄生参数，开关电源的原理图设计不够完美，印刷线路板（PCB）走线通常采用手工布置，具有很大的随意性，PCB 的近场干扰大，并且印刷板上器件的安装、放置，以及方位的不合理都会造成EMI 干扰。
2 开关电源EMI 的特点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）。
开关电源抗干扰的措施
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。
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。
开关电源的电磁干扰分析及有效的抑制措施
开关电源的电磁干扰分析及有效的抑制措施一、开关电源的概念开关电源就是通过对功率晶体管的导通和关断控制，截取幅值与直流输入相等的矩形脉冲，再通过整流和滤波装置输出稳定的直流电压值。
二、开关电源电磁干扰的产生机理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；按耦合通道来分，可分为传导干扰和辐射干扰两种。
1、功率开关管开关工作产生的干扰。
开关电源中的功率开关管工作在开关状态，工作时会产生较大的脉冲电压和脉冲电流。
由于在脉冲电流和脉冲电压中含有丰富的高次谐波成分，同时又由于功率开关管导通时整流二极管的恢复特性会形成电流振荡，而在整流二极管上产生的浪涌电压。
2、由于二极管的恢复特性产生的干扰。
当二极管进行高频整流时，由于二极管的PN结，正向电流所储存的电荷在加反向电压时不能马上消失，会形成二极管的反向电流。
这段时间称为反向恢复时间，这时由于加到二极管的反向电压较大，会产生较大损耗和形成较大的干扰来源。
如果二极管在反向电流恢复时的电流变化率di/dt较大，由于电感作用会产生较大的尖峰电压，这就是二极管的恢复噪声。
Di/dt较大时称为硬恢复，Di/dt较小时称为软恢复。
软恢复既可通过吸收回路实现，也可通过谐振开关技术实现。
软恢复对提高开关电源的工作可靠性，减小干扰有很大的好处。
由于肖特基二极管没有载流子蓄积效应，所以恢复噪音很小。
3、由整流滤波电路产生的干扰。
由于交流市电输入的开关电源在输入端接有整流滤波电路，整流二极管的导通角很小，使整流电流的峰值很大，这种脉冲状的二极管整流电流也会产生干扰。
三、抑制开关管电源电磁干扰的措施主要有四种方法，即吸收法、屏蔽技术、滤波技术、接地技术。
1、吸收法，即是在开关管的两端并联RC电路，电容的作用就是把电流中的交流成分吸收掉，但是这时的电感和电容相连就会形成LC振荡回路，所以在其中加上一个电阻，主要的作用就是阻尼作用，把LC振荡回路中产生的能量消耗掉。
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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。