試論開(kāi)關(guān)電源的電磁干擾

引言

電源是各種電子設(shè)備必不可少的組成部分，其性能的優(yōu)劣直接關(guān)系到電子設(shè)備的技術(shù)指標(biāo)及能否安全可靠地工作。目前，常用的直流穩(wěn)壓電源分為線(xiàn)性電源和開(kāi)關(guān)電源兩類(lèi)。開(kāi)關(guān)電源(SwitchModePowerSupply,SMPS)被譽(yù)為高效節(jié)能電源，它代表著穩(wěn)壓電源的發(fā)展方向，現(xiàn)已成為穩(wěn)壓電源的主流產(chǎn)品。開(kāi)關(guān)電源內(nèi)部關(guān)鍵元器件工作在高頻開(kāi)關(guān)狀態(tài)，本身消耗的能量很低，電源效率可達(dá)70%?90%,比普通線(xiàn)性穩(wěn)壓電源效率提高了近一倍。開(kāi)關(guān)電源亦稱(chēng)無(wú)工頻變壓器的電源，它是利用體積很小的高頻變壓器來(lái)實(shí)現(xiàn)電壓變換及電網(wǎng)隔離的，不僅能去掉笨重的工頻變壓器，還可以采用體積較小的濾波元件和散熱器。

開(kāi)關(guān)電源以其體積小、功率因數(shù)較大等諸多優(yōu)點(diǎn)，而在通信、控制、計(jì)算機(jī)等領(lǐng)域具有廣泛的用途。但是，由于其同時(shí)會(huì)產(chǎn)生電磁干擾，因而在一定程度上限制了開(kāi)關(guān)電源的使用。

電磁兼容(ElectromagneticCompatibility,EMC)是指電子、電氣設(shè)備或系統(tǒng)的一種工作狀態(tài)，在這種工作狀態(tài)下，它們不會(huì)因?yàn)閮?nèi)部或彼此之間存在的電磁干擾而影響其正常工作。電磁兼容性是指電子、電氣設(shè)備或系統(tǒng)在預(yù)期的電磁環(huán)境中，按設(shè)計(jì)要求正常工作的能力。

電磁干擾(ElectromagneticInterference,EMI)則是指任何能中斷、阻礙、降低或限制通信電子設(shè)備有效性能的電磁能量。電磁干擾分為傳導(dǎo)干擾和輻射干擾。按頻帶分，可分為寬帶干擾與窄帶干擾。傳導(dǎo)干擾又可分為共模干擾和差模干擾。輻射干擾也可分為共模干擾和差模干擾。

1  開(kāi)關(guān)電源電磁干擾的產(chǎn)生機(jī)理

開(kāi)關(guān)電源產(chǎn)生的干擾，按噪聲干擾源種類(lèi)來(lái)分,可分為尖峰干擾和諧波干擾兩種；若按耦合通路來(lái)分,可分為傳導(dǎo)干擾和輻射干擾兩種?，F(xiàn)在按噪聲干擾源來(lái)分別說(shuō)明。

1.1  二極管的反向恢復(fù)時(shí)間引起的干擾

高頻整流回路中的整流二極管正向?qū)〞r(shí)有較大的正向電流流過(guò)，在其受反偏電壓而轉(zhuǎn)向截止時(shí)，由于PN結(jié)中有較多的載流子積累，因而在載流子消失之前的一段時(shí)間里，電流會(huì)反向流動(dòng)，致使載流子消失的反向恢復(fù)電流急劇減少而發(fā)生很大的電流變化（di/di）。

1.2  開(kāi)關(guān)管工作時(shí)產(chǎn)生的諧波干擾

一般情況下，功率開(kāi)關(guān)管在導(dǎo)通時(shí)，都會(huì)流過(guò)較大的脈沖電流。例如正激型、推挽型和橋式變換器的輸入電流波形在阻性負(fù)載時(shí)近似為矩形波，其中含有豐富的高次諧波分量。當(dāng)采用零電流、零電壓開(kāi)關(guān)時(shí)，這種諧波干擾將會(huì)很小。另外，功率開(kāi)關(guān)管在截止期間，高頻變壓器繞組漏感引起的電流突變，也會(huì)產(chǎn)生尖峰干擾。

1.3  交流輸入回路產(chǎn)生的干擾

無(wú)工頻變壓器的開(kāi)關(guān)電源輸入端整流管在反向恢復(fù)期間會(huì)引起高頻衰減振蕩產(chǎn)生干擾。

開(kāi)關(guān)電源產(chǎn)生的尖峰干擾和諧波干擾能量，通過(guò)開(kāi)關(guān)電源的輸入輸出線(xiàn)傳播出去而形成的干擾稱(chēng)為傳導(dǎo)干擾;而諧波和寄生振蕩的能量，通過(guò)輸入輸出線(xiàn)傳播時(shí),都會(huì)在空間產(chǎn)生電場(chǎng)和磁場(chǎng)，這種通過(guò)電磁輻射產(chǎn)生的干擾稱(chēng)為輻射干擾。

1.4  其他原因

元器件的寄生參數(shù),開(kāi)關(guān)電源的原理圖設(shè)計(jì)不夠完美，印刷線(xiàn)路板（PCB）走線(xiàn)通常采用手工布置，具有很大的隨意性,PCB的近場(chǎng)干擾大，并且印刷板上器件的安裝、放置以及方位的不合理都會(huì)造成EMI干擾。

經(jīng)過(guò)20多年的發(fā)展，開(kāi)關(guān)電源現(xiàn)在已經(jīng)大量投放市場(chǎng)。由于開(kāi)關(guān)電源通常具有高功率密度、高效率等優(yōu)點(diǎn)，目前已經(jīng)廣泛應(yīng)用在計(jì)算機(jī)、電視機(jī)、通信設(shè)備、控制裝置等設(shè)備之中。隨著功率半導(dǎo)體器件，如MOSFETJGBT的發(fā)展和開(kāi)關(guān)技術(shù)的進(jìn)步，開(kāi)關(guān)電源的開(kāi)關(guān)頻率和功率密度不斷上升，這些都導(dǎo)致開(kāi)關(guān)電源內(nèi)部的電磁環(huán)境越來(lái)越惡劣，同時(shí)對(duì)周?chē)碾娮釉O(shè)備及電源本身的正常工作造成了威脅。因此，降低開(kāi)關(guān)電源的EMI成為開(kāi)關(guān)電源設(shè)計(jì)中的重要課題之一。

在電力電子系統(tǒng)中，主要的干擾源是功率變換部分和變壓器部分（DC/DC部分）；盡管噪聲頻譜很寬，但主要分布在低頻段。功率變換部分和控制模塊一般都安裝在同一個(gè)PCB上。前者在多數(shù)情況下都是干擾源;后者則屬于弱電部分，是敏感設(shè)備。PCB走線(xiàn)通常采用手工布線(xiàn)，具有更大的隨意性，因而增加了PCB分布參數(shù)的提取和近場(chǎng)干擾估計(jì)的難度，因而控制模塊可能會(huì)受到干擾而不能正常工作。開(kāi)關(guān)電源的開(kāi)關(guān)頻率不是很高，其產(chǎn)生的輻射干擾主要在其附近。由于開(kāi)關(guān)頻率的提高將使體積減小、重量減輕，因而開(kāi)關(guān)頻率的進(jìn)一步提高，使得輻射干擾變得更為嚴(yán)重。與信號(hào)處理電路中線(xiàn)路阻抗匹配的情況不同，開(kāi)關(guān)電源的干擾源阻抗與網(wǎng)絡(luò)不僅不配合，而且隨工況變化，這無(wú)疑給EMI濾波器的設(shè)計(jì)帶來(lái)了一定的困難。同時(shí)EMI濾波器中的L、C組件還必須受到很大的無(wú)功功率,這些降低了開(kāi)關(guān)電源的整體效率，增大了開(kāi)關(guān)電源的體積。另外，開(kāi)關(guān)電源EMI濾波器在高頻段難以達(dá)到設(shè)計(jì)要求也是一個(gè)重要的問(wèn)題。

1.5  開(kāi)關(guān)電源EMI的特點(diǎn)

作為工作于開(kāi)關(guān)狀態(tài)的能量轉(zhuǎn)換裝置，開(kāi)關(guān)電源的電壓、電流變化率很高，產(chǎn)生的干擾強(qiáng)度較大;干擾源主要集中在功率開(kāi)關(guān)期間以及與之相連的散熱器和高平變壓器，相對(duì)于數(shù)字電路干擾源的位置較為清楚;開(kāi)關(guān)頻率不高（從幾十千赫茲到數(shù)兆赫茲），主要的干擾形式是傳導(dǎo)干擾和近場(chǎng)干擾。

2  EMI形成的三個(gè)因素

2.1  電磁干擾源

電磁干擾源是指會(huì)產(chǎn)生EMI的組件、器件、設(shè)備、分系統(tǒng)、系統(tǒng)或自然現(xiàn)象。電磁干擾源分為自然干擾源和人為干擾源。雷電放電，沙漠地區(qū)的沙暴和塵暴產(chǎn)生的局部EMI等。天電干擾源以及電阻等電子元器件產(chǎn)生的熱噪聲等屬于自然干擾源。常見(jiàn)的人為干擾源包括電力線(xiàn)干擾源、旋轉(zhuǎn)機(jī)械干擾源、點(diǎn)火系統(tǒng)干擾源和功能干擾源。

2.2  敏感設(shè)備

敏感設(shè)備指的是可能對(duì)電磁干擾發(fā)生回應(yīng)的設(shè)備。

2.3  耦合路徑或稱(chēng)為耦合通道

耦合路徑指的是能把能量從干擾源耦合（或傳輸）到敏感設(shè)備上，并使該設(shè)備產(chǎn)生響應(yīng)的媒介。傳導(dǎo)干擾和輻射干擾就是按照耦合路徑來(lái)進(jìn)行劃分的。傳導(dǎo)干擾是通過(guò)導(dǎo)線(xiàn)進(jìn)行傳播的，耦合干擾是通過(guò)“場(chǎng)”進(jìn)行傳播的。因此，分析傳導(dǎo)干擾使用“電路”理論,而分析輻射干擾就必須采用電磁場(chǎng)理論。

由此可見(jiàn)，要消除電磁干擾，可以采取去掉干擾

源、切斷干擾路徑以及降低敏感設(shè)備的敏感度這三種辦法中的一種即可。

圖1所示為EMI形成的三個(gè)因素。

圖1    EMI形成的三個(gè)因素

3  EMC相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)簡(jiǎn)介

我國(guó)的EMC標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范制度工作開(kāi)展較晚。1966年，我國(guó)制定了第一個(gè)無(wú)線(xiàn)電干擾標(biāo)準(zhǔn)JB854-66“船用電氣設(shè)備無(wú)線(xiàn)電干擾端子電壓測(cè)量方法與允許值氣近年來(lái)，我國(guó)積極借鑒國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)，制定了一系列EMC的標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范。如GB12190-90“高性能屏蔽室屏蔽效能測(cè)量方法”，GJB1001—90“超短波輻射測(cè)量方法”等。

大多數(shù)國(guó)家的安全和EMC標(biāo)準(zhǔn)通常是合在一起的。CE認(rèn)證（即歐洲共同體認(rèn)證）就是一個(gè)例子。另一個(gè)例子是CCC認(rèn)證（中國(guó)強(qiáng)制認(rèn)證）。大體上說(shuō)，在相關(guān)地區(qū)銷(xiāo)售的產(chǎn)品必須有這些認(rèn)證標(biāo)志，并被認(rèn)為是同時(shí)符合安全和EMC標(biāo)準(zhǔn)的。這些安全認(rèn)證越來(lái)越被市場(chǎng)視為產(chǎn)品質(zhì)量的標(biāo)志。一般電源工程師幾乎可以只考慮歐洲EMI標(biāo)準(zhǔn)中的EN550022C針對(duì)IT設(shè)備）。該標(biāo)準(zhǔn)最初（實(shí)際上沿用至今）被稱(chēng)為CISPR22,它是我們應(yīng)特別重視的標(biāo)準(zhǔn)。

4  實(shí)施電磁兼容性的方法

在電子技術(shù)的發(fā)展過(guò)程中，出現(xiàn)了三種實(shí)施電磁兼容性的方法。

4.1  問(wèn)題解決法

該方法是先進(jìn)行研制，最后根據(jù)研制成的設(shè)備和系統(tǒng)在聯(lián)試中出現(xiàn)的EMI問(wèn)題，運(yùn)用各種抑制干擾的技術(shù)去逐個(gè)解決。這種辦法十分落后，因?yàn)橄到y(tǒng)已經(jīng)裝配好，再去解決EMI問(wèn)題是十分麻煩的事情。為了解決問(wèn)題，可能要大量拆卸和修改，嚴(yán)重的也許還要重新設(shè)計(jì)。這會(huì)造成大量的人力、物力浪費(fèi)，延誤系統(tǒng)開(kāi)發(fā)周期。

規(guī)范法

規(guī)范法是按頒布的電磁兼容性標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范進(jìn)行設(shè)備和系統(tǒng)設(shè)計(jì)制造。該方法在一定程度上能預(yù)防EMI問(wèn)題的出現(xiàn)，比用問(wèn)題解決法更為合理。但由于標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范不可能是針對(duì)某個(gè)設(shè)備系統(tǒng)制定的，因此,企圖解決的問(wèn)題不一定是真正存在的問(wèn)題，只是為了適應(yīng)規(guī)范而已。另外，規(guī)范是建立在電磁兼容實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)基礎(chǔ)上的，沒(méi)有進(jìn)行EMI的分析和預(yù)測(cè)，因而往往導(dǎo)致過(guò)多的預(yù)防儲(chǔ)備，可能使系統(tǒng)成本增加。

系統(tǒng)法

系統(tǒng)法是用計(jì)算機(jī)技術(shù)按預(yù)測(cè)程序針對(duì)某個(gè)特定系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案進(jìn)行電磁兼容性預(yù)測(cè)和分析。系統(tǒng)法從設(shè)計(jì)開(kāi)始就預(yù)測(cè)和分析設(shè)備的電磁兼容性，并在設(shè)備或系統(tǒng)設(shè)計(jì)、制造、組裝和實(shí)驗(yàn)過(guò)程中不斷對(duì)其進(jìn)行電磁兼容性預(yù)測(cè)分析。如果預(yù)測(cè)結(jié)果表明存在不兼容問(wèn)題，則可修改設(shè)計(jì)后再進(jìn)行預(yù)測(cè)，直至預(yù)測(cè)結(jié)果表明完全兼容，才進(jìn)行硬件生產(chǎn)。

5  目前抑制干擾的幾種措施

形成電磁干擾的三要素是干擾源、傳播途徑和受擾設(shè)備，因而抑制電磁干擾也應(yīng)該從這三方面著手。首先應(yīng)該抑制干擾源，直接消除干擾原因；其次是消除干擾源和受擾設(shè)備之間的耦合和輻射，切斷電磁干擾的傳播途徑;第三是提高受擾設(shè)備的抗擾能力，減低其對(duì)噪聲的敏感度。目前抑制干擾的幾種措施基本上都是切斷電磁干擾源和受擾設(shè)備之間的耦合通道,它們確是行之有效的辦法。常用的方法是屏蔽、接地和濾波。

采用屏蔽技術(shù)可以有效地抑制開(kāi)關(guān)電源的電磁輻射干擾。例如，功率開(kāi)關(guān)管和輸出二極管通常有較大的功率損耗，為了散熱往往需要安裝散熱器或直接安裝在電源底板上。器件安裝時(shí)需要導(dǎo)熱性能好的絕緣片進(jìn)行絕緣，這就使器件與底板和散熱器之間產(chǎn)生了分布電容，開(kāi)關(guān)電源的底板是交流電源的地線(xiàn)，因而通過(guò)器件與底板之間的分布電容將電磁干擾耦合到交流輸入端產(chǎn)生共模干擾。解決這個(gè)問(wèn)題的辦法是采用兩層絕緣片之間夾一層屏蔽片，并把屏蔽片接到直流地上,割斷了射頻干擾向輸入電網(wǎng)傳播的途徑。

為了抑制開(kāi)關(guān)電源產(chǎn)生的輻射，電磁干擾對(duì)其他電子設(shè)備的影響,可完全按照對(duì)磁場(chǎng)屏蔽的方法來(lái)加工屏蔽罩,然后將整個(gè)屏蔽罩與系統(tǒng)的機(jī)殼和地連接為一體，就能對(duì)電磁場(chǎng)進(jìn)行有效的屏蔽。電源某些部分與大地相連可以起到抑制干擾的作用。例如，靜電屏蔽層接地可以抑制變化電場(chǎng)的干擾；電磁屏蔽用的導(dǎo)體原則上可以不接地,但不接地的屏蔽導(dǎo)體時(shí)常增強(qiáng)靜電耦合而產(chǎn)生所謂“負(fù)靜電屏蔽”效應(yīng)，所以仍以接地為好,這樣使電磁屏蔽能同時(shí)發(fā)揮靜電屏蔽的作用。電路的公共參考點(diǎn)與大地相連，可為信號(hào)回路提供穩(wěn)定的參考電位。因此，系統(tǒng)中的安全保護(hù)地線(xiàn)、屏蔽接地線(xiàn)和公共參考地線(xiàn)各自形成接地母線(xiàn)后，最終都與大地相連。

在電路系統(tǒng)設(shè)計(jì)中應(yīng)遵循“一點(diǎn)接地”的原則，如果形成多點(diǎn)接地，會(huì)出現(xiàn)閉合的接地環(huán)路，當(dāng)磁力線(xiàn)穿過(guò)該回路時(shí)將產(chǎn)生磁感應(yīng)噪聲。實(shí)際上很難實(shí)現(xiàn)“一點(diǎn)接地”。因此，為降低接地阻抗，消除分布電容的影響而采取平面式或多點(diǎn)接地，利用一個(gè)導(dǎo)電平面（底板或多層印制板電路的導(dǎo)電平面層等）作為參考地,需要接地的各部分就近接到該參考地上。為進(jìn)一步減小接地回路的壓降,可用旁路電容減少返回電流的幅值。在低頻和高頻共存的電路系統(tǒng)中，應(yīng)分別將低頻電路、高頻電路、功率電路的地線(xiàn)單獨(dú)連接后，再連接到公共參考點(diǎn)上。

濾波是抑制傳導(dǎo)干擾的一種很好的辦法。例如，在電源輸入端接上濾波器，可以抑制開(kāi)關(guān)電源產(chǎn)生并向電網(wǎng)反饋的干擾，也可以抑制來(lái)自電網(wǎng)的噪聲對(duì)電源本身的侵害。在濾波電路中，還采用很多專(zhuān)用的濾波元件，如穿心電容器、三端電容器、鐵氧體磁環(huán)，它們能夠改善電路的濾波特性。恰當(dāng)?shù)卦O(shè)計(jì)或選擇濾波器,并正確地安裝和使用濾波器，是抗干擾技術(shù)的重要組成部分。

EMI濾波技術(shù)是一種抑制尖脈沖干擾的有效措施,可以濾除多種原因產(chǎn)生的傳導(dǎo)干擾，具體實(shí)現(xiàn)部分可查閱相關(guān)文獻(xiàn)。

6  改進(jìn)措施和建議

EMI指一個(gè)器件或系統(tǒng)產(chǎn)生的電磁噪聲引起另一個(gè)器件或系統(tǒng)不能進(jìn)行正常工作。EMC指設(shè)備（系統(tǒng)、分系統(tǒng)）在共同的電磁環(huán)境中能一起執(zhí)行各自功能的共存狀態(tài)。即該設(shè)備不會(huì)由于受到處同一電磁環(huán)境中的其它設(shè)備的電磁發(fā)射而導(dǎo)致或遭受不必要的降級(jí);它也不會(huì)使同一電磁環(huán)境中其它設(shè)備因受其電磁發(fā)射而導(dǎo)致或遭受不允許的降級(jí)。電磁敏感度（ElectromagneticSusceptibility,EMS）是指在存在電磁騷擾的情況下，裝置、設(shè)備或系統(tǒng)不能避免性能降低的能力。還有諸如輻射敏感度、傳導(dǎo)敏感度、電磁兼容裕量等專(zhuān)用術(shù)語(yǔ)。

6.1  輻射噪聲處理

首先檢査每個(gè)進(jìn)入或者離開(kāi)電源的電線(xiàn)（包括功率和信號(hào)）是不是與其返回線(xiàn)配對(duì)，也就是所謂的差分走線(xiàn)?！芭鋵?duì)”其實(shí)就是在走線(xiàn)的過(guò)程中信號(hào)線(xiàn)和其對(duì)應(yīng)的返回線(xiàn)非常靠近，因?yàn)楫a(chǎn)生的噪聲直接與信號(hào)線(xiàn)的環(huán)路面積有關(guān)，通常采用雙絞線(xiàn)可以使面積和噪聲最小。最糟糕的就是將單根信號(hào)線(xiàn)連接到某個(gè)儀器上。正確的方法應(yīng)該是采用差分走線(xiàn)，將信號(hào)線(xiàn)和相應(yīng)的地線(xiàn)一起引出。另一個(gè)簡(jiǎn)單的方法就是看外殼有沒(méi)有密封，電源外殼周?chē)薪饘賹?，通過(guò)將系統(tǒng)放入EMI密封的外殼中控制輻射后，唯一的輻射源是進(jìn)入或離開(kāi)外殼的電源和信號(hào)線(xiàn)。

由于電源線(xiàn)的傳導(dǎo)噪聲需要控制，這些措施也可以控制輻射噪聲。一般情況下會(huì)考慮對(duì)信號(hào)線(xiàn)使用濾波技術(shù)，從帶有高頻信號(hào)的信號(hào)線(xiàn)開(kāi)始，如數(shù)字時(shí)鐘。但是由于電源內(nèi)部的噪聲耦合，靜態(tài)信號(hào)線(xiàn)也有可能引起輻射問(wèn)題，當(dāng)這些靜態(tài)信號(hào)線(xiàn)到達(dá)其出口（入口）途中，不同器件向它輻射，它也會(huì)耦合到噪聲，當(dāng)其離開(kāi)外殼時(shí)就成為一個(gè)輻射天線(xiàn)，因而在大多數(shù)情況下，應(yīng)該對(duì)所有信號(hào)線(xiàn)都采用帶濾波器的連接器。從實(shí)用的角度講，只要電源的外殼是金屬的，具體的材料沒(méi)有太大的影響。由于成本的問(wèn)題,外殼大部分采用鋁。當(dāng)出現(xiàn)EMI問(wèn)題時(shí)，可以嘗試使用Mu金屬（一種鐐鐵合金，77%的保，15%的鐵，還有一些銅和鑰）外殼。它可以屏蔽低頻磁場(chǎng)，但如果已經(jīng)考慮了功率線(xiàn)和信號(hào)線(xiàn)的輻射問(wèn)題,就沒(méi)必要采用這種材料。

6.2  傳導(dǎo)噪聲處理

傳導(dǎo)噪聲通常分為共模噪聲和差模噪聲。共模噪聲一般指相線(xiàn)、中線(xiàn)與地線(xiàn)之間形成的干擾，噪聲大小相等，相位相同；差模噪聲值相線(xiàn)與中線(xiàn)之間形成的干擾,噪聲大小相等，相位相反。傳導(dǎo)噪聲的抑制通常采用開(kāi)關(guān)電源EMI濾波器，其中的共模電容、差模電容、共模扼流圈以及鐵氧體磁環(huán)經(jīng)過(guò)一定的組合可以很好地抑制共模、差模噪聲。

6.3  鐵氧體磁珠的應(yīng)用

鐵氧體磁珠具有很好的高頻特性，甚至在100MHz以上，其阻抗隨頻率的增加而增加。但是，在很小的直流電流下它就會(huì)飽和一這個(gè)參數(shù)一些制造商沒(méi)有標(biāo)注。因此，對(duì)大部分應(yīng)用而言，磁珠對(duì)輸入噪聲基本沒(méi)有任何作用。在一些設(shè)計(jì)中，有時(shí)將磁珠用在MOSFET的門(mén)極驅(qū)動(dòng)（或漏極）中。如果用在門(mén)極驅(qū)動(dòng)，方法不好，通過(guò)降低MOSFET的驅(qū)動(dòng)速度來(lái)降低噪聲，直接導(dǎo)致?lián)p耗的上升。如果用在漏極，通常效果不明顯，因?yàn)樗谛‰娏飨戮鸵呀?jīng)飽和了。如果希望用來(lái)阻止在開(kāi)始的幾十個(gè)納秒的時(shí)間內(nèi)電流流過(guò)（如同步整流器），然后讓電感飽和，這樣就不會(huì)在功率路徑中增加電感量，在漏極串入一個(gè)

磁珠可能有效果。就算這樣，儲(chǔ)存在磁珠內(nèi)的能量必須每個(gè)周期被消耗掉或者進(jìn)行處理，就像變壓器的漏感中的能量一樣。

鐵氧體抑制元件通常應(yīng)當(dāng)安裝在靠近干擾源的地方，對(duì)于輸入/輸出電路，應(yīng)盡量靠近屏蔽殼的進(jìn)、出口處。對(duì)鐵氧體磁環(huán)和磁珠構(gòu)成的吸收濾波器，除了應(yīng)選用高磁導(dǎo)率的有耗材料外，還要注意其應(yīng)用場(chǎng)合。它們?cè)诰€(xiàn)路中對(duì)高頻分量呈現(xiàn)的電阻約為十至幾百歐姆，因而在高阻抗電路中的作用不是很明顯，相反,在低阻抗電路（如功率分配、電源或射頻電路）中使用效果很好。

PCB布局

PCB板上元器件的布局不當(dāng)是引發(fā)干擾的重要因素。元器件布局首先應(yīng)滿(mǎn)足系統(tǒng)的機(jī)械結(jié)構(gòu)進(jìn)行定位，把所有嚴(yán)格定位的器件（如變壓器、傳感器、散熱器、顯示器等）放好并鎖定。一些質(zhì)量較大的器件不要直接安裝在PCB上，而需要用支架并安裝在機(jī)殼上。但從電磁兼容性考慮，元器件的布局需遵循一些共同的原則。對(duì)于一些敏感性器件例如鎖相環(huán)，對(duì)噪聲干擾特別敏感，可以在其周?chē)碾娫淬~箔上蝕刻出馬蹄形絕緣溝槽。連接器及其引腳應(yīng)根據(jù)元器件在板上的位置確定，所有連接器最好放在印制板的一側(cè)，盡量避免從兩側(cè)引出電纜，以便減少共模電流輻射;I/O驅(qū)動(dòng)器應(yīng)緊靠連接器，避免I/O信號(hào)在板上長(zhǎng)距離走線(xiàn)，耦合不必要的干擾信號(hào)。

當(dāng)高速數(shù)字集成芯片與連接器之間沒(méi)有直接的信號(hào)交換時(shí)，高速數(shù)字集成芯片應(yīng)安排在遠(yuǎn)離連接器處;否則，高速數(shù)字信號(hào)有可能通過(guò)電場(chǎng)或磁場(chǎng)耦合對(duì)輸入/輸出環(huán)路產(chǎn)生差模干擾，并通過(guò)接口電纜向外輻射。如果高速器件必須與連接器相連，則應(yīng)把高速器件放在連接器處，盡量縮短走線(xiàn)，然后再稍遠(yuǎn)處安放中速器件，最遠(yuǎn)處放低速器件；否則高速信號(hào)將穿過(guò)整個(gè)印制板才能到達(dá)連接器，可能對(duì)沿途的中低速電路產(chǎn)生干擾。發(fā)熱元件（如ROM,RAM,功率輸出器件和電源等）應(yīng)遠(yuǎn)離關(guān)鍵集成電路，最好放在邊緣或偏上方部分，以利于散熱。電感布局時(shí)，不要并行靠在一起，因?yàn)檫@樣會(huì)形成空芯變壓器并相互感應(yīng)出干擾信號(hào)，因而它們之間的距離至少要相當(dāng)于其中一個(gè)器件的高度，或者呈直角排列，以將其互感減到最小。許多電磁干擾都來(lái)自電源，集成電路的退耦電容應(yīng)盡量靠近IC的電源引腳，目退耦電容的引線(xiàn)盡量短，建議使用表面貼裝電容，可以降低引線(xiàn)電感，防止發(fā)生自諧振。

6.5  信號(hào)地與功率地

信號(hào)地就是指流過(guò)小電流的地線(xiàn),功率地指流過(guò)大電流的地線(xiàn)。在實(shí)際電路中，例如對(duì)于PWM芯片產(chǎn)生的時(shí)鐘信號(hào)的電阻的地線(xiàn)就是信號(hào)地，功率MOSFET的源極接的地線(xiàn)就是功率地。實(shí)際應(yīng)用中必須將信號(hào)地與功率地分開(kāi)，這是保證設(shè)計(jì)時(shí)電源正常工作的基本要求。任何走線(xiàn)（電線(xiàn)、甚至是地平面）都有一定的電阻和電感，因而當(dāng)有大電流流過(guò)時(shí)，肯定會(huì)有電壓降，如果是高頻信號(hào)，通過(guò)電感時(shí)則會(huì)有額外的電壓降，這樣接地的元件實(shí)際上并沒(méi)有接地，而是電位被抬高了。解決的方法就是釆用分開(kāi)的信號(hào)地和功率地，然后單點(diǎn)共地,最好是在電源輸入端的退耦電容處。在實(shí)際應(yīng)用中，任何流過(guò)100mA以上電流的地線(xiàn)都可以認(rèn)為是功率地。

7  結(jié)論

產(chǎn)生開(kāi)關(guān)電源電磁干擾的因素還很多，抑制電磁干擾還有大量的工作。全面抑制開(kāi)關(guān)電源的各種噪聲會(huì)使開(kāi)關(guān)電源得到更廣泛的應(yīng)用。

20210830_612c7d87a6b67__試論開(kāi)關(guān)電源的電磁干擾