开关电源传导篇完整版：标准、测试、layout、变压器、EMI滤波器... 硬件工程师电路分析物联网模电单片机嵌入式技术.doc

开关电源传导篇主要探讨了电源产品在电磁兼容(EMC)方面的问题，特别是传导干扰的控制。传导测试涉及的标准、测试方法以及滤波器设计、布局和变压器设计都是确保开关电源满足EMI要求的关键环节。 1. **传导测试标准**： 开关电源的传导测试通常涵盖150kHz到30MHz的频率范围。法规主要有欧洲的EN-55022和美国的FCC part15，分为CLASS A和CLASS B两类。CLASS A适用于商业和工业环境，而CLASS B适用于住宅和家庭环境。对于3C家用电源，通常按照CLASS B标准进行传导测试，确保测试结果低于限制线，通常要求误差低于2dB以适应不同测试环境的差异。 2. **传导测试法规和限制**： 图1展示了EN-55022 CLASS B的限制线，红色线表示准峰值（QP）限制，粉红色线表示平均值（AV）限制。测试的目标是确保测试读数低于这些限制线，同时，客户端可能要求更低的误差余量，如4到6dB，以应对批量生产后可能出现的偏差。 3. **测试与量测方法**： 量测过程通常首先进行峰值量测，快速确定最大值，然后在峰值较高的6个频率点上进行准峰值(QP)和平均值(AV)的精确测量。峰值量测忽略了信号的频率出现频率，而准峰值则考虑了一段时间内的信号重复率，平均值则对频率的振幅取平均。现代IC通过抖频技术减少差模干扰，防止信号集中在特定频率上。 4. **测试设置**： 图3显示了传导测试的典型配置，包括待测物、仿真负载、LISN（线性阻抗稳定网络）、输入线材和接收器。LISN用于滤除电源低频噪声并检测高频信号，确保准确测量。测试时需注意输入线材不接触地面，避免共模干扰，周边设备使用独立电源。 5. **滤波器设计**： 抑制传导干扰的关键在于滤波器设计，滤波器可以降低噪声并限制特定频率的信号通过。差模滤波器主要用于抑制沿电源线传播的干扰，共模滤波器则用来抑制干扰电流流经电源线和地线之间的路径。 6. **布局与变压器设计**： 开关电源的布局至关重要，合理的布局可以减少噪声耦合，提高EMI性能。变压器设计也影响传导干扰，优化磁芯材料、绕组结构和屏蔽措施有助于降低噪声。 总结来说，开关电源的传导干扰控制涉及到多个层面，包括法规遵循、测试方法、滤波器设计以及PCB布局和变压器设计。理解并掌握这些知识点对于硬件工程师尤其是单片机、电子科技、电路分析和电子工程师而言，是确保产品电磁兼容性和性能的重要环节。