开关电源EMC设计实用技术培训讲义
EMC培训教材-PPT课件
EMC培训教材-PPT课件
主要内容
合同能源管理介绍
合同能源管理（EMC）概念
－Energy Management Contracting, 简称EMC －EMC产生于上个世纪70年代中期 －起因:“世界能源危机” －发源地：美国
－以减少的能源费用来支付节能项目全部投资的商务模式；
合同能源管理（EMC）分类
节能效益分享型
► 节能项目(节能收益占整个项目总收益 的50%以上)
► EMCo提供项目资金； ► EMCo提供项目的全过程服务； ► 合同期内EMCo与客户按照合同约定的
比例分享节能效益； ► 合同期满后节能效益和节能项目所有
权归客户所有。
合同能源管理（EMC）分类
节能效益分享型 合同举例
2 技术更先进
需掌握国内外最新、最先进、最成熟的节能技术和高效用能设备方面的 信息资讯，因此能根据项目的不同特点，采用最适合的技术方案。
EMC公司与普通节能设备销售商的区别（Con't）
3 服务更全面
提供一系列的能源审计与管理、节能改造整体方案设计与施工、用能设 备维护与管理、节约能源诊断与顾问咨询、节能知识传播与人员培训等 全过程、全方位的服务。
EMC与“融资租赁”的区别(Con't)
(4) 二者所回收的资金的性质不同 “融资租赁”中每次应收取的资金称为租金，包括租赁资产的原价、利息和租赁手续费(但 不包括维修、保养等费用)。考虑货币时间价值因素，要将各次支付的租金按照一定利息 折算为现值，在合同期内应该是不变的(除最后包括变价收入以外)；而EMCo每次回收的资 金是与所达到的节能量挂钩的，只有达到或超过合同中规定的节能量，才能如数收回合同 中规定的金额，在合同期内是有可能发生变化的。
开关电源前端EM讲义C概述
202 OF SCIENCE AND TECHNOLOGY
2 EMC基础理论
电磁骚扰传播或耦合，通常分为两大类：即传 导骚扰传播和辐射骚扰传播。
通过导体传播的电磁骚扰，叫传导骚扰；
通过空间传播的电磁骚扰，叫辐射骚扰。
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XI’AN UNIVERSITY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY
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4.基本的电磁兼容控制技术
最常用也是最基本的电磁兼容控制技术是屏蔽、滤波、 接地。此外平衡技术、低电平技术等也是电磁兼容的重要控 制技术。 1. 屏蔽
主要用于切断通过空间的静电耦合、感应耦合形成的电 磁噪声传播途径，这三种耦合又对应于静电屏蔽、磁场屏蔽 与电磁屏蔽，衡量屏蔽的质量采用屏蔽效能这一指标。 2. 滤波
IEC(国际电工委员会) CENELEC(欧洲电工标准化委员会)由欧共体委员会授权制订欧洲标准
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6. 电磁兼容标准分类
电磁兼容标准分为基础标准、通用标准、产品类标准和专 用产品标准。
基础标准：描述了EMC现象、规定了EMC测试方法、设 备，定义了等 级和性能判据。基础标准不涉及具体产品。
1.EMC的传导干扰
共阻抗耦合 由两个回路经公共阻抗耦合而产生，干扰量是电流i或 变化的电流di/dt。
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3.电磁兼容研究的主要内容
电磁兼容学科研究的主要内容是围绕构成电磁干扰的三 要素进行的，即对电磁骚扰源、耦合通道和敏感设备的研究。
开关电源培训资料
控制芯片
根据采样电路提供的信号，控 制开关管的通断，实现电源的
稳压、稳流输出。
03
开关电源的调试与测试
开关电源的调试方法
调试步骤
调试过程中，逐步增加输入电压，并观察电源输出是 否稳定，是否达到预期的输出电压和电流。
检查电源输入是否正确，确保电源连接正确，不会出 现短路等情况。
在调试过程中，注意观察开关电源的发热情况，确保 不会出现过热导致损坏。
工作效率
开关电源的转换效率较高，一般在 80% 以上，而线性电源的效率相对较低，一般在 50%-70% 之间。
输出电压稳定性
开关电源的输出电压稳定性较高，受负载影响较小，而线性电源的输出电压稳定性相对较 差，受负载影响较大。
开关电源的安规要求
01
电磁兼容性（EMC）
开关电源在工作中会产生一定的电磁干扰（EMI），为了确保其对外
开关电源的常见故障案例分析
• 案例一：输入异常导致开关电源无法正常工作。 • 问题描述：开关电源在工作时突然停止工作，检查发现输入电压异常。 • 解决方法：调整输入电压至正常范围，开关电源恢复正常工作。 • 案例二：输出异常导致负载设备无法正常工作。 • 问题描述：开关电源输出电流异常，导致负载设备无法正常工作。 • 解决方法：调整开关电源的输出电流至正常范围，负载设备恢复正常工作。 • 案例三：温升过高导致开关电源内部元器件损坏。 • 问题描述：开关电源在工作时突然冒烟，检查发现温升过高。 • 解决方法：加强散热设计，选用导热性能好的材料，降低温升，避免类似故障再次发生。 • 案例四：噪声过大导致电磁干扰过大。 • 问题描述：开关电源在工作时产生大量电磁干扰，影响周围设备的正常工作。 • 解决方法：加强EMI滤波设计，选用低噪声元件，降低噪声，避免类似故障再次发生。
培训讲稿(开关电源)
VDD 人CE55D⑵值服电源变换眾开关电源讲稿开关电源的电路结构有多种，分类方式也有多种，作如下说明： 1 .按驱动方式分有自激式和他激式。
2 .按DC-DC 变换器的工作方式分(1) 、隔离式有通/通方式、通/断方式、中心抽头方式、半桥和全桥方式、谐振方式。
(2) 、非隔离式有降压型(•)、升压型(•)、极性反转型、开关电容型以及谐振型。
3 .按控制方式分(1) 、脉宽控制方式有自激式和他激式。
(2) 、磁放大器的混合控制方式有电压控制、电流控制。
(3) 、脉宽控制与磁放大器的混合控制方式。
4 .按控制信号的隔离方式分 (1) 、光电耦合的隔离方式(・)。
(2) 、变压器的隔离方式。
(3) 、电压/频率变换、频率/电压变换、用变压器隔离控制信号的方式。
(4) 、磁放大器的隔离方式。
5.按过流保护方式分 (1) 、输出电流检测方式 (2) 、开关电流检测方式以上这些方式的组合可构成多种方式的开关电源，今天我们主要介绍上面带黑点的三个项目，这也是最常见的 开关电源类型。
一、降压型变换器低压型开关电源一般也称为 DC-DC 变换器，它属于非隔离式开关电源。
在许多家电电器中有广泛的应用，比如 象便携式CD 、VCD 、MP3，笔记本电脑等CJ 1 ]nDC-DC变换器的等效模型，如图(1)所示: 1.为了便于讲解降压型 DC-DC变换器，首先介绍降压型开关导通时，加在电感L两端的电压为V I V O，这期间电感L由电压V V。
励磁，电感存储能量，磁通量增加量为1 •同降压变换器一样，为了讲解升压型 DC-DC 变换器, 首先简单介绍升压 DC-DC 变换器的等效模型，如图（4）所示。
开关导通时，输入电压 V I 加在电感L 上，这期间电感 L 由输入电压V I 励磁，电感存储能量，磁通量增加。
开关断开时，由于电感电流连续，二极管为导通状态，输出电压V O V I 与开关导通时方向相反加到电感 L 上。
2024版EMC培训(一)
EMC培训(一)目录•目录•EMC基础知识•EMC设计原则与方法•EMC仿真与测试技术•产品认证与符合性要求•企业内部EMC管理体系建设•总结与展望CONTENTSCHAPTER01目录EMC基础概念EMC 定义及重要性EMC相关标准和规范EMC测试与评估方法EMC设计原则01020304电磁屏蔽设计滤波与瞬态保护设计接地与搭接设计布局与布线设计常见EMC问题及其影响EMC问题定位与分析方法EMC问题解决方案与实施EMC问题分析与解决EMC测试项目与流程EMC认证机构与标准EMC测试设备与使用方法认证流程与注意事项EMC测试与认证CHAPTER02EMC基础知识EMC概念及原理EMC定义电磁兼容性（EMC）是指电子设备或系统在电磁环境中的正常工作能力，同时不对其他设备或系统产生无法忍受的电磁干扰。
EMC原理EMC涉及电磁场理论、电路理论、信号处理等多个领域，其基本原理是通过控制电子设备或系统产生的电磁干扰（EMI）和提高其抗电磁干扰能力（EMS），以确保设备或系统在电磁环境中的正常工作。
国内EMC 标准我国EMC 标准主要参考国际标准，并结合国内实际情况进行制定，如GB/T 17626系列和GB 9254等。
国际EMC 标准主要包括IEC （国际电工委员会）和CISPR （国际无线电干扰特别委员会）制定的EMC 标准，如IEC 61000系列和CISPR 16系列等。
EMC 测试规范为确保测试结果的准确性和可比性，EMC 测试应遵循一定的测试规范，包括测试场地、测试设备、测试方法、测试环境等方面的要求。
EMC 测试标准与规范常见EMC问题及解决方案常见EMC问题电子设备或系统在设计和生产过程中可能遇到多种EMC问题，如辐射发射超标、传导发射超标、静电放电敏感、电磁脉冲敏感等。
解决方案针对不同类型的EMC问题，可以采取相应的解决方案，如优化电路设计、改进PCB布局、采用屏蔽措施、选用低噪声元器件、提高设备抗干扰能力等。
开关电源设计详细培训
开关电源设计详细培训开关电源是一种将输入电源以高效率转换为输出电源的电子设备。
由于其高效率、小体积和稳定性强等特点，开关电源在各个领域中得到广泛应用。
下面将详细介绍开关电源的设计培训。
首先，开关电源设计的第一步是明确需求。
根据实际应用场景和要求，确定输出电压、输出电流、输入电压范围等基本参数。
同时，还需考虑一些特殊需求，如过载保护、过压保护和短路保护等。
其次，根据需求参数，选择合适的拓扑结构。
开关电源的拓扑结构有多种，如降压型、升压型、降升压型等。
根据应用需求和电源性能要求，选择合适的拓扑结构，进行后续设计。
第三步是选择合适的开关元件和辅助元件。
在开关电源设计中，开关元件起到关键作用，常用的有MOSFET和IGBT。
选择合适的开关元件需要考虑其导通电阻、开通速度和损耗等因素。
同时，还需选择合适的电感、电容和变压器等辅助元件来完成电流转换和滤波。
第四步是进行稳压控制的设计。
稳压控制是开关电源设计的核心内容，常用的控制方式有脉宽调制（PWM）和电流模式控制（CM）。
在设计中，需要考虑稳定性、响应速度和负载适应性等因素，选择合适的控制方式，并进行参数调整。
第五步是进行过载保护和过压保护的设计。
在实际应用中，开关电源常常会面临过载和过压的情况，设计过载保护和过压保护电路是必要的。
过载保护常用的方式有电流限制和电流折半等，过压保护常用的方式有过压关断和过压旁路等。
第六步是消除电磁干扰。
开关电源在工作过程中会产生大量的电磁干扰，对其他电子设备造成干扰。
为了消除电磁干扰，需要采取电磁屏蔽措施，如合理布局线路、加装滤波电路和设置屏蔽罩等。
最后，进行测试和调整。
在设计完成后，需要进行电路的测试和调整，确保电源的性能满足设计要求。
常用的测试项目有输出电压稳定性、负载调整响应和效率等。
总结起来，开关电源设计需要明确需求、选择合适的拓扑结构、选择合适的开关元件和辅助元件、进行稳压控制的设计、进行过载保护和过压保护的设计、消除电磁干扰以及测试和调整等步骤。
开关电源EMC滤波电路的设计ppt课件
设孤立导体带的电荷量为Q，电位为U，则电荷 量Q与电位U的关系可以写为：Q = CU
式中比例系数C是一个与电荷量和电位无关的常 数，它与导体的几何形状和大小有关，所以人们 把这个比例系数C称为孤立导体的电容。电容的 物理意义是带电导体每升高（或降低）单位电位 （电压）所需要的电荷量。
把带电体当成一个电容看 待，就可以对电路进行定 性分析和定量计算。
0
t
uc
Up
ucs
U
et
cs
sin t
Ucs
L Ls L
U (et
sin t
1)
Upa
Um
分布电容的波形
Uc
振荡频率： 1
；衰减因子： 1
b)
U
LsCs
2RCs
0
t11 t12 t13 t14 t15 t16
t0 t1 t2 t3 t4 t5 t6
t10
t
当电源输出电压（或静电）高于4000V时，变压器次 级电路的分布电容存储的电荷可能会大于4.5微库仑。 解决办法是在冷、热地之间跨接一个电阻R3（8.2M) 和电容C5(1000～2000P)。
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差模干扰滤波电路的计算
uc
L2
L1
DI3
DI2
DI1
C2
C1
DI1
DI0 T1
Ua L0
iL0
uc
5
5
A
E
U0 Q0
E
C1
U1 Q 1 B
电场感应与电容
C0 C2
U2 Q 2 C
无穷远
带电物体本质上就相 当于一个充了电的电 容，在它的周围会产 生电场，并使周围的 导体感应带电。电容C 就相当与两个带电物 体互相产生电场感应 的系数。
(2024年)EMC电磁兼容培训讲义
测试工具。
利用大数据和人工智能技术，实现 EMC设计的自动化和智能化，提高设 计效率和准确性。
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发展趋势二：绿色环保要求的提高
随着全球环保意识的增强，EMC设计 将更加注重绿色环保要求。
采用低辐射、低能耗的元器件和电路 设计，降低产品的电磁污染和能源消 耗。
预备阶段
确定测试需求、选择 适当的测试标准和设 备、准备测试样品。
测试阶段
按照测试标准进行各 项测试，记录测试数 据。
分析阶段
对测试数据进行处理 和分析，评估样品的 电磁兼容性。
报告阶段
编写测试报告，包括 测试结果、分析、结 论和建议。
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电磁兼容测试设备与方法
辐射发射测试
使用电磁辐射测量仪测量样品 向空间发射的电磁波强度。
电磁兼容（EMC）是指电子设备或系统在电磁环境中的正常工 作能力，且不对该环境中任何其他设备产生无法忍受的电磁干 扰的能力。
背景
随着电子技术的飞速发展，电子设备日益普及，电磁环境日益 复杂。电磁干扰问题已成为影响电子设备性能的重要因素之一。 因此，电磁兼容问题越来越受到人们的关注。
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电磁兼容的重要性
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经验二：EMC测试与验 证的关键环节
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建立完善的EMC测试环 境，包括测试场地、测 试设备和测试人员。
制定详细的测试计划和 测试用例，确保测试的 全面性和有效性。
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对测试结果进行深入分 析，找出问题根源并制 定相应的改进措施。
未来发展趋势与展望
发展趋势一：数字化和智能化技术的 应用
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技巧 回路包围面积包含空间和方向的概念，不局限为平面
脉冲电流回路划分
1、拓扑电流回路 It，流过典型拓扑电流，是开关电源拓扑成立的前提 2、脉冲电流回路 Ip，流过拓扑续流电流或者二极管反向恢复电流，可能包含较多
的毛刺和噪音能量
对策
脉冲电流回路包围面积最小化是开关
回路包围面积最小化 电源布局设计的首要线索，是开关电
源工程师必须掌握的基本概念和技能
一个不少找出所有脉冲电流回路处理 末端优先、脉冲电流回路优先 回路阻抗、电流应力、器件工况评估
开关电源EMC设计实用技术
地
哪是地？
大地
电网
暗房
开关电源与电网或暗房的连接处
地球人的基本共识
大面积接地、无限大容量、无限低阻抗 电网是个无限大接地体，上电即为接地
暗房=EMC黑体，接地做到极致
辐射能量向远端聚集
EMC测试装备
开关电源
负载
结论 开关电源输入端子就是地
而不是其他任何地方 L、N、PE 端子都是地，它就在PCB板上，触手可及 当你想解决EMC问题时，输入端子就是地【EMC地】 你把输入端子看成是能量输入端口时，它也可以是地
开关电源EMC设计实用技术
信号、结构
基本 信号
脉冲电流信号 6个: 2个拓扑,各2个;副边2个,正反向各1个（环路包围面积最小化处理） 热点电压信号 原边2个热点；副边1个（分布范围最小化处理，近地屏蔽） 频率信号（频率、波形） 磁场信号（漏磁） 电场信号（静电） 外部信号（EMS）
不利 结构
输入线结构 脉冲电流环路包围面积 环路中的地的连接结构 各环路之间的耦合结构
4 输入端子接地是关键特征 所有的EMC辐射，都是相
对于地而存在
开关电源EMC设计实用技术
接地
地的传递 大地 输入端子 共模电感按单元传递
连接,硅桥,电容传递
副边、输出端子、负载
EMC接地
EMC接地的设计的目标是使每种EMC信号具有明确接地回路 通过接地来构成最有利的EMC结构，规避不利的EMC结构
对于EMC辐射干扰：EMC设计最有效的措施是输出端子接地 使输出端子对地呈等电位体，从而使输出端以远的辐射为零 这相当于从电气上屏蔽了开关电源这个辐射体
连接层面 接地阻抗 最小阻抗连接 接地噪音 最小噪音连接 接地电位 等电位连接
电路层面
地线连接结构和布局 地向远端传递的结构 拓扑接地和控制接地
结构层面
今天咱说 点实在的
三大原理：电磁场、能量守恒、电路 三大要素：信号、结构、地
信号 各种EMC有效信号，根源是开关动作波形；开关电源就是骚扰源
结构 地
EMC对结构敏感，路径、位置、尺度、屏蔽体、热点、振子 … … 信号是通过不利结构才显现为EMC问题的，信号+不利结构=激励源
地是一种有利结构，也叫背景、黑体、参照系、基准 地是最重要的EMC基础结构，谈论EMC一切从地谈起
等电位连接 布线 布局 工艺
拓扑电路 吸收缓冲 寄生参数
机壳 敷铜 隔离
接地 结构 信号 屏蔽
负载 Cout偶极子 振子 漏磁 脉冲电流回路 脉冲电压(热点) 差模电流 开关电源
大地
位置
负载
输出端子
副பைடு நூலகம் 变压器
原边
输入端子
配电
开关电源EMC设计实用技术
理论依据
麦克斯韦方程
空间任意一点的电场变化与其 垂直方向上的磁场变化相对应
6、连接点就是两个系统的边界，零与非零的分界点，临界点， 基准点，参考点，参照点。叫什么都是一个意思：这就是地！
7、如果有两个连接点，两个都是地，三个也一样，而且没有 重点，没有区别，没有例外
8、上述所有端子之间阻抗为零
9、如果其中任意一个端子对另一个参照系（比如大地）阻抗 为零，则所有端子对这个参照系阻抗为零
开关电源EMC设计实用技术
李义（nc965） 2017年 重庆
开关电源EMC设计实用技术
问题的提出
EMC是啥？ 设备内部干扰
电磁兼容 EMC
设备之间干扰 外部干扰 ….
通过电网 通过传输线 通过空间
传导 谐波
辐射
EMC难在哪？
因素复杂 不易掌控
说法各异 难觅规律 不靠谱
抓狂
基本观念
有人总结
三规律：费效、环路电流、频率 三要素：骚扰源、路径、敏感设备
配电
1、开关电源（及其负载）是个辐射体
2、除了开关电源（及其负载)）以外的 任何地方不能是辐射体
3、在开关电源与测试系统的连接处， 开关电源一侧才能是辐 射体，系统一侧不能是辐射体
4、因此连接点辐射强度必须归零【黑体】
5、如果有两个电气连接点，这两个点都必须归零，三个也一 样，而且没有重点，没有区别，没有例外
开关电源共模电流等效辐射模型
引申
1 磁场作用与电场作用等效 2 信号、激励源、天线等效
开关电源伪鞭状天线模型与 得到 3 其共模电流辐射模型等效
麦克斯韦方程 安培环路定理
1 共模电流与辐射等效
2 开关电源与天线等效
结论 3
多数开关电源的尺度远远 小于EMC辐射波长的1/4: 300~30MHz对应0.25～2.5m 在天线长度不足的情况下 辐射能量向天线末端集聚
各类屏蔽接地 机壳接地 散热器接地
以天线 的视角 观察接 地效果
开关电源EMC设计实用技术
激励源——脉冲电流回路
脉冲电流回路是开关电源最强劲的电流回路，含有最丰富的 EMC有效信号，是开关电源EMC干扰的源泉，其余EMC干 扰信号都可以理解为这个回路信号的泄漏或者扩散的结果
结构 特征
一个脉冲电流环路结构为主（磁场作用） 它包含1个热点结构（电场作用） 还包含1个滤波结构及其偶极子结构（信号影响） 还可能包含1~2段接地阻抗结构（接地电位差影响） 一个拓扑的两个脉冲电流回路有部分重叠 两个回路可能共地或不共地
连接线由暗房操心，室内布线由配电操心，你不必操心
标准：暗房是一杆秤,秤白菜用的,它不是标准,砝码才是 理论层面：如果一种EMC理论不涉及地，就是重大缺失 拓扑层面：如果缺乏地这个基本连接和信号，EMC拓扑 结构不能建立，无法上升到系统阐述和设计的高度
信号层面：地就在PCB板上，是一切EMC信号的基准
热点（浮地）分布 热点与近地,远地,大地的耦合 热点对其他热点,副边,敏感端子,浮体的耦合
元器件的EMC结构 电路的EMC结构 偶极子结构 各种屏蔽结构 接地结构 几何结构
最不利结构是输出端子，在几何上电气上最远离地
传输线结构 负载结构
开关电源EMC设计实用技术
因素
EMC激励源
影响方式
激励源
最短路径连接 最小噪音连接