开关电源的EMI设计的一些经验

开关电源是电子设备中常见的电力转换设备，其电磁干扰（EMI）的控制对于保障系统稳定运行至关重要。EMI干扰源主要来自于开关电源内部的功率开关管、整流二极管、高频变压器等元件，以及外部环境如电网波动、雷击和外界电磁辐射。在开关电源的设计过程中，减少这些干扰源产生的干扰，以及提高设备的电磁兼容性（EMC），是电磁干扰设计的核心任务。 在开关电源的EMI设计中，有以下几个方面需要特别关注： 1. 开关电源的EMI源 - 功率开关管是电场和磁场耦合的主要干扰源，因为其工作在高速开关状态，伴随着快速变化的电压和电流。 - 高频变压器主要由于漏感引起的快速电流变化，造成磁场耦合的干扰。 - 整流二极管的反向恢复特性会产生瞬间高 dv/dt 的电压尖峰，形成电磁干扰。 - PCB作为干扰源的耦合通道，其设计质量直接影响EMI抑制效果。 2. 开关电源EMI传输通道分类 - 传导干扰包括容性耦合、感性耦合和电阻耦合。 - 辐射干扰可以将电路元件假设为天线，通过电偶极子和磁偶极子理论来分析其电磁波的辐射。 3. 开关电源EMI抑制的9大措施 - 减小 dv/dt 和 di/dt 的峰值和斜率来降低干扰。 - 合理应用压敏电阻以降低浪涌电压。 - 使用阻尼网络抑制过冲。 - 采用软恢复特性的二极管减少高频EMI。 - 应用有源功率因数校正和谐波校正技术。 - 采用合理设计的电源线滤波器。 - 合理的接地处理和屏蔽措施。 - 进行合理的PCB设计。 4. 高频变压器漏感的控制 - 选择合适的磁芯材料和匝数来降低漏感。 - 减小绕组间的绝缘层厚度，使用黄金薄膜等材料以提高击穿电压。 - 提高绕组间的耦合度，减少漏感。 5. 高频变压器的屏蔽 - 采用铜箔屏蔽带来减少高频变压器的漏磁场。 - 将屏蔽带接地，形成对漏磁场的短路环以抑制泄漏。 - 为避免高频变压器噪声，需要采取加固措施，如使用环氧树脂粘接磁心、用玻璃珠胶合剂固定磁心等。 开关电源的EMI设计必须综合考虑各种干扰源和传播途径，通过合理设计元件、布局，以及利用滤波、屏蔽、接地等措施，最大程度地降低EMI的影响，从而提高电源系统的稳定性和可靠性。