开关电源电磁干扰的分类、产生及传播方式
开关电源中EMC知识及分类标准配置
开关电源中EMC知识及分类标准配置本文是对开关电源EMC知识的全面汇总，包括开关电源EMC的分类及标准，常用的EMC标准及实验配置，关于制订电磁兼容标准的组织和标准的介绍，开关电源电磁干扰的产生机理及其传播途径。
EMC的分类及标准：EMC(Electromagnetic Compatibility)是电磁兼容，它包括EMI(电磁骚扰)和EMS(电磁抗骚扰)。
EMC定义为:设备或系统在其电磁环境中能正常工作且不对该环境中的任何设备的任何事物构成不能承受的电磁骚扰的能力。
EMC整的称呼为电磁兼容。
EMP是指电磁脉冲。
EMC = EMI + EMS EMI : 電磁干擾 EMS : 電磁相容性 (免疫力)EMI可分为传导Conduction及辐射Radiation两部分，Conduction规范一般可分为: FCC Part 15J Class B;CISPR 22(EN55022, EN61000-3-2, EN61000-3-3) Class B;国标IT类(GB9254，GB17625)和AV类(GB13837，GB17625)。
FCC测试频率在450K-30MHz，CISPR 22测试频率在150K--30MHz，Conduction可以用频谱分析仪测试，Radiation则必须到专门的实验室测试。
其中EN55022为Radiation Test & Conduction Test (传导 & 辐射测试); EN61000-3-2为Harmonic Test (电源谐波测试) ;EN61000-3-3为Flicker Test (电压变动测试)。
CISPR22(Comite Special des Purturbations Radioelectrique)应用于信息技术类装置, 适用于欧洲和亚洲地区;EN55022为欧洲标准，FCC Part 15 (Federal Communications Commission) 适用于美国，EN30220欧洲EMI测试标准，功率辐射测试标准是EN55013频率在30MHZ-300MHz。
浅析开关电源电磁干扰产生与抑制措施
浅析开关电源电磁干扰产生与抑制措施[摘要] 开关电源因其效率高、体积小、输出稳定性好而得到广泛的应用,但因其在工作过程中处于高频开关状态,使得电磁干扰问题非常突出。
如何抑制开关电源的电磁干扰就成为了开发和设计开关电源时必须考虑的问题。
本文详细分析了开关电源电磁干扰问题产生的原因及种类,并提出了几种主要的抑制开关电源电磁干扰的有效措施。
[关键词] 开关电源电磁干扰原因及种类抑制措施1. 引言开关电源作为电子设备的供电装置,因其效率高、体积小、输出稳定性好而得到广泛的应用,但因工作在高频开关状态,其本身产生的干扰直接危害着电子设备的正常工作。
所以,如何抑制开关电源的电磁干扰,以保证电子设备能够长期安全可靠地工作,就成为了开发和设计开关电源时的一个重要课题。
2. 开关电源的电磁干扰来源分析开关电源的电磁干扰来源,总的来讲可分为两大类。
一类是开关电源外部干扰,即由于外界因素的影响而使开关电源产生的干扰。
另一类是开关电源的内部干扰,即由开关电源内部元件、电路产生的各种干扰。
2.1开关电源的外部干扰产生原因分析开关电源的外部干扰都是以“共模”或“差模”方式出现。
2.1.1 共模干扰和差模干扰的概念共模干扰是指在两根信号线上产生的幅度相等,相位相同的噪声。
差模干扰则是幅度想等,相位相反的噪声。
共模干扰是在信号线与地之间传输,属于非对称性干扰。
差模干扰在信号线之间传输,属于对称性干扰。
2.1.2 产生共模干扰的原因功率开关管和输出二极管通常有较大的功耗,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就产生了共模干扰。
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,并把屏蔽片连接到直流地上,割断射频干扰向输入电网传播的途径。
2.1.3产生差模干扰的原因差模干扰在两根信号线之间传输,属于对称性干扰。
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。
开关电源产生干扰的四条主要原因
开关电源产生干扰的四条主要原因1.开关电源本身的电磁干扰：开关电源采用高频开关器件进行开关操作，这会引起较高频率的电流和电压波形，并产生大量的电磁噪声。
这些高频噪声会通过电源线、输入滤波器和输出滤波器等途径进入其他电路和设备，引起干扰。
2.输入电源的电磁干扰：不同的设备可能共享相同的输入电源线路，当一个设备使用开关电源时，其产生的高频电磁噪声会通过共享的电源线路传播给其他设备，从而对它们产生干扰。
3.输出线路干扰：开关电源输出端连接的电源线路和负载线路也可能成为干扰源。
由于开关电源的开关操作会引起电流和电压的突变，这可能会在输出线路中产生较大的尖峰电流和瞬时电压斜率，同时伴随着较高频率的电流波形，进而对连接的负载产生干扰。
4.开关电源引起的电磁互感干扰：由于开关电源中的高频开关操作，其导线和电感元件之间会产生一定强度的电磁场。
当这些元件和其他线路或元件之间存在电磁耦合时，会发生电磁互感干扰。
这种耦合可能发生在电源线、输出线路和周围环境中，通过干扰线路中的电感元件或导线，引起其上产生的感应电流或感应电压，从而产生干扰。
为了减少开关电源产生的干扰，可以采取以下措施：1.优化开关电源的设计：通过合理选择高频开关器件和合适的电源变压器，以减少开关操作时产生的电磁噪声。
2.加强输入滤波：在开关电源的输入端添加滤波电路，能够有效滤除输入电源中的高频噪声，减少其对其他设备的干扰。
3.加强输出滤波：在开关电源的输出端添加输出滤波器，可以滤除输出线路中的高频噪声和尖峰电流，减少对连接设备的干扰。
4.电磁屏蔽措施：对开关电源所在的外壳进行屏蔽处理，防止其产生的电磁辐射波传播到周围环境中。
总之，开关电源产生的干扰主要与其本身设计和工作原理有关，通过合理设计、滤波和屏蔽措施，可以有效减少这些干扰，并保证设备的正常运行。
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。
开关电源产生电磁干扰的原因
开关电源产生电磁干扰的原因
电磁干扰(EMI，Electromagneticlnterference)是一种电子系统或分系统受非预期的电磁扰动造成的性能损害。
它由三个基本要素组成:干扰源，即产生电磁干扰能量的设备;藕合途径，即传输电磁干扰的通路或媒介;敏感设备，即受电磁干扰而被损害的器件、设备、分系统或系统。
基于此，掌握电磁干扰的基本措施就是:抑制干扰源、切断祸合途径及降低敏感设备对干扰的响应或增加电磁敏感性电平。
依据开关电源工作原理知:开关电源首先将工频沟通电整流为直流电，再逆变为高频沟通电，最终经过整流滤波输出，得到稳定的直流电压。
在电路中，功率三极管、二极管主要工作在开关管状态，且工作在微秒量级;三极管、二极管在开一闭翻转过程中，在上升、下降时间内电流变化大、易产生射频能量，形成干扰源。
同时，由于变压器的漏感和输出二极管的反向恢复电流造成的尖峰，也会形成潜在的电磁干扰。
开关电源通常工作在高频状态，频率在02 kHz以上，因而其分布电容不行忽视。
一方面散热片与开关管的集电极间的绝缘片，由于其接触面积较大，绝缘片较薄，因此，两者间的分布电容在高频时不能忽视，高频电流会通过分布电容流到散热片上，再流到机壳地，产生共模千扰;另一方面脉冲变压器的初次级之间存在着分布电容，可将初级绕组电压直接祸合到次级绕组上，在次级绕组作直流输出的两条电源线上产生共模干扰。
因此，开关电源中的干扰源主要集中在电压、电流变化大，如开关管、二极管、高频变压器等元件，以及沟通输人、整流输出电路部分。
开关电源设计中的电磁干扰问题分析
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汇报人：XX
目录
01 开 关 电 源 电 磁 干 扰 的产生
03 开 关 电 源 电 磁 干 扰
的抑制措施
05 开 关 电 源 电 磁 干 扰 的未来研究方向
02 开 关 电 源 电 磁 干 扰 的危害
电磁干扰测试设备
电磁干扰测试仪：用于测量电磁干扰强度和频率 频谱分析仪：用于分析电磁干扰的频率成分 功率计：用于测量电磁干扰的功率 天线：用于接收和发射电磁干扰信号 滤波器：用于过滤掉不需要的频率成分 示波器：用于观察电磁干扰信号的波形和频率
Part Five
开关电源电磁干扰 的未
汇报人：XX
电磁干扰的抑制方法：采用屏蔽、滤波、接地等措施，提高开关电源的抗干扰能力
电磁干扰抑制措施的有效性和局限性
电磁干扰抑制 措施的有效性： 可以有效降低 电磁干扰对开 关电源设计的 影响，提高电 源性能和可靠
性。
电磁干扰抑制 措施的局限性： 可能无法完全 消除电磁干扰， 需要与其他设 计方法相结合， 才能达到最佳
降低电磁干扰
屏蔽技术
屏蔽材料的选择：根据电磁干扰的 频率和强度选择合适的屏蔽材料
屏蔽接地：确保屏蔽结构具有良好 的接地性能，避免电磁干扰通过接 地回路进入系统
添加标题
添加标题
添加标题
添加标题
屏蔽结构的设计：合理设计屏蔽结 构的形状、尺寸和布局，提高屏蔽 效果
屏蔽效能的评估：通过实验和仿真 方法评估屏蔽结构的效能，优化屏 蔽设计
Part Four
开关电源电磁干扰 的测试与评估
电磁干扰测试方法
测试标准：IEC 61000-3-2、IEC 61000-3-3等
开关电源的干扰
开关电源的干扰对于开关电源的干扰，首先要清楚干扰源的特性、干扰的通道和传播方式。
开关电源因为体积小、重量轻、效率高、可靠性好而被广泛应用。
但不同的应用场合对开关电源有着不同的要求。
例如，边远的农村常常因为用户用电量变化和发电设备工作的不稳定，造成电网波形失真严重、电压波动范围大，再加上配电系统接线的不规范，于是对开关电源构成了严重考验。
而在电气化铁路的沿线，当电力机车经过时，有着很强的电磁感应，会对附近的开关电源造成很强的电磁场干扰。
对于野外，特别是安装在较高建筑物或山顶上的开关电源设备，遭受雷击破坏的机会较多。
因此，就开关电源来说，内部的控制电路很容易受外界的电磁干扰，导致开关电源不能正常工作。
这样看来，开关电源必须具有很强的抗电磁干扰的能力（包括对雷击浪涌、电网电压波动、静电、电场、磁场及电磁场等的抗干扰能力），以确保其自身工作正常以及与之配套设备的工作稳定性。
与此同时，在开关电源内部含有开关功率管、整流及续流二极管、功率变压器，这些器件均工作在高电压、大电流和很高频率额情况下，工作时的电压和电流波形多数是方波，所以造成了很强的开关噪声。
它们会在开关电源的输入和输出端形成很强的共模和差模传导骚扰；还能进一步通过电源的输入和输出线路以及外壳向空中形成辐射，产生辐射电磁场骚扰。
这一切都能对周围的敏感设备造成干扰，引起它们工作异常。
功率开关转换电路是开关电源的核心，开关功率管和高频变压器是产生电磁干扰的主要器件。
脉冲的幅值大，工作的频带宽，而且谐波含量高，对抑制电磁干扰与提高开关电源的效率是一个很大的矛盾，因为频率高、功率大，电磁辐射强度必然大。
开关管的负载是高频变压器的一次绕组，属于电感负载。
电感负载的特点是电路在开通和关断的瞬间将产生极大的反问电流，称为通流。
这种电流将在变压器一次绕组的两端引发浪涌尖峰电压。
开关管在关断瞬间，由于一次绕组存在漏感，相当一部分电能不能传送到二次测，因此这部分电能将在开关管集电极的极间电容、电阻间形成带有尖峰电压性质的高频振荡，并叠加在关断电压上，形成能量很大的尖峰电压。
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开关电源电磁干扰的分类、产生及传播方式
电磁干扰的分类
开关电源中的电磁干扰可以分为两大类：传导干扰和辐射干扰。
通常传导干扰比较容易理解，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；但辐射干扰理解起来就相对困难些，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。
如图 1 所示，共模干扰电流从具有高 dv/dt 的开关管出发流经接地散热片和地线，再由高频 LISN 网络（由两个 50Ω电阻等效）流回输入线路。
根据共模干扰产生的原理，实际应用时常采用以下几种抑制方法：
1 ）优化电路器件布置，尽量减少寄生、耦合电容。
2 ）延缓开关的开通、关断时间。
但是这与开关电源高频化的趋势不符。
3 ）应用缓冲电路，减缓 dv/dt 的变化率。
2.2.2 差模（ DM ）干扰
开关变换器中的电流在高频情况下作开关变化，从而在输入、输出的滤波电容
上产生很高的 di/dt ，即在滤波电容的等效电感或阻抗上感应了干扰电压。
这时就会产生差模干扰。
故选用高质量的滤波电容（等效电感或阻抗很低）可以
降低差模干扰。
2.2辐射干扰的产生和传播
辐射干扰又可分为近场干扰〔测量点与场源距离 <λ/6 （λ为干扰电磁波波长）〕和远场干扰（测量点与场源距离 >λ/6 ）。
由麦克斯韦电磁场理论可知，导体中变化的电流会在其周围空间中产生变化的磁场，而变化的磁场又产生变
化的电场，两者都遵循麦克斯韦方程式。
而这一变化电流的幅值和频率决定了
产生的电磁场的大小以及其作用范围。
在辐射研究中天线是电磁辐射源，在开
关电源电路中，主电路中的元器件、连线等都可认为是天线，可以应用电偶极
子和磁偶极子理论来分析。
分析时，二极管、开关管、电容等可看成电偶极子；电感线圈可以认为是磁偶极子，再以相关的电磁场理论进行综合分析就可以了。
图 2 是一个 Boost 电路的空间分布图，把元器件看成电偶极子或磁偶极子，
应用相关电磁场理论进行分析，可以得出各元器件在空间的辐射电磁干扰，将
这些干扰量迭加，就可以得到整个电路在空间产生的辐射干扰。
关于电偶极子、磁偶极子，可参考相关的电磁场书籍，此处不再论述。
需要注意的是，不同支路的电流相位不一定相同，在磁场计算时这一点尤其重要。
相位不同一是因为干扰从干扰源传播到测量点存在时延作用（也称迟滞效应）；再一个原因是元器件本身的特性导致相位不同。
如电感中电流相位比其它元器件要滞后。
迟滞效应引起的相位滞后是信号频率作用的结果，仅在频率很高时作用才较明显（如 GHz 级或更高）；对于功率电子器件而言，频率相对较低，故迟滞效应作用不是很大。
通过上述的讲解，各位朋友是否都对开关电源的电磁干扰种类，产生及传播方式都了解了呢？若是还有什么疑问，或者是想定制开关电源的朋友，都可以拨打027-********，找艾德杰的汤经理，她会协助你帮助您的。