开关电源EMI整改经验分享.pdf

EMC（Electromagnetic Compatibility）即电磁兼容，是电子设备或系统在复杂的电磁环境中保持正常运行，同时不对其它设备造成难以忍受的电磁干扰的能力。EMC涉及的技术主要分为两类：EMI（Electromagnetic Interference，电磁干扰）和EMS（Electromagnetic Susceptibility，电磁抗干扰性）。本文将围绕EMI展开讨论，涉及传导干扰、辐射干扰、电流谐波、电压闪烁等概念，并将分享一些在开关电源EMI整改方面的实际经验。 EMI的传导干扰和辐射干扰分类是基于干扰传播方式的不同，其中传导干扰沿着导体传播，辐射干扰则是通过空间以电磁波形式扩散。EMI的大小与电流、回路面积和频率的平方成正比。在EMI测试中，FCC Part 15J Class B和CISPR22等标准对传导干扰提出了具体的测试频率和限制要求，这些测试可利用频谱分析仪进行。而辐射干扰测试则需要在专门的实验室进行，这是因为辐射干扰在高频段内传播，且需要特殊的测量环境。 EMI的测试等级通常分为Class A和Class B，Class A适用于工业环境，而Class B针对的是民用环境。Class A的标准相对宽松，而Class B则更为严格。在辐射测试中，Class B通常要求产品在30MHz至230MHz的频率范围内辐射限值不超过40dBm，而Class A的限制是50dBm。在EMI测试时，如果观察到的波形超过Class B但低于Class A的限制，则说明产品符合Class A的规范。 EMS涉及的是设备在经受外界电磁干扰时保持正常工作的能力。按照测试结果，EMS可分为四个等级：Class A表示测试后设备仍正常工作；Class B表示测试完成或测试中需要重启后能正常工作；Class C表示需要人工干预后能正常重启；Class D表示设备损坏，无法正常启动。对于不同等级的EMS，对应的设备电磁抗干扰能力也有所不同。 在EMI电路设计方面，X电容和Y电容是两种常用的滤波元件。X电容主要用来抑制差模干扰，其电容量越大，对低频干扰的抑制效果越好；Y电容则用于抑制共模干扰，同样电容量越大，抑制低频干扰的能力越强。Y电容通过建立一个低阻抗回路，能够短路掉流向地的电流，从而抑制共模干扰。共模电感和差模电感则分别用来抑制共模干扰和差模干扰，其电感量越大，抑制效果越好。 在开关电源设计阶段，通常会采用交流输入EMI滤波器来抑制干扰。干扰电流在导线上传输时可以分为共模方式和差模方式。共模干扰存在于任何一相对大地或中线对大地之间，主要是由电压变化率（du/dt）产生的。而差模干扰存在于电源相线之间，大小相等但方向相反。在设计EMI滤波器时，需要考虑干扰源、耦合通道和接收器三个要素，它们共同构成了电磁干扰的三要素。 在进行开关电源设计时，了解EMC标准、EMI和EMS的分类、测试方法及对应等级，以及滤波元件的选择和应用，对于确保产品的电磁兼容性至关重要。通过合理的电路设计和滤波器配置，可以有效减少开关电源的电磁干扰，并提高其在各种电磁环境中的稳定性和可靠性。这些知识点对于解决EMI问题、提高产品竞争力具有重要的实用价值。