老工程师多年经验总结开关电源传导EMI太重要了 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EMI的重要性】 开关电源在设计和验证过程中，电磁干扰（EMI）问题是一个不容忽视的关键因素。EMI不仅可能导致设备性能下降，甚至可能导致系统无法正常工作。传导EMI是指通过电源线或其他导体传播的电磁噪声，主要在150KHz到30MHz的频段内进行测试。 1. **传导测试法规** 传导测试的法规根据不同产品的应用领域有所不同，通常遵循欧洲的EN-55022或美国的FCC part15标准。这些标准分为CLASS A和CLASS B两类，前者适用于商业和工业环境，后者适用于住宅和家庭环境。对于家用3C产品的电源，需要满足CLASS B标准，测试频段为150KHz到30MHz。 2. **传导测试方法** 测试过程中，主要关注准峰值（QP）和平均值（AV）的限制线。测试目标是确保测量结果低于限制线，通常会预留2dB以上的余量以应对不同测试环境的差异。测试初期采用峰值测量，随后针对较高频率点进行QP和AV的精确测量。 3. **测试设备与布线** 测试时，待测电源连接到仿真负载并通过输入线材与LISN（线性阻抗稳定网络）相连，然后将LISN的信号送入接收器。输入线材应避免与地面接触，以减少噪声干扰。LISN内部的LF和CF组件用于滤除低频噪声，耦合电容CC和侦测电阻RSL/RSN用于捕捉高频信号。 4. **对策EMI的基本概念** - **差模干扰**（Differential Mode，DM）：在两根电源线之间产生的干扰，可以通过平衡电路和滤波器设计来抑制。 - **共模干扰**（Common Mode，CM）：在所有电源线相对于地之间的干扰，通常需要共模扼流圈和合适的接地设计来减少。 5. **滤波器设计** 为了降低传导EMI，设计者需要考虑滤波器的设计，这通常包括共模扼流圈、电容和电阻的组合，以滤除特定频段的噪声。 6. **布线与变压器设计** 布线应尽可能短直，减少环路面积以降低电磁辐射。变压器设计也至关重要，适当的绕组布局和屏蔽可以减少EMI的产生。 开关电源的EMI管理是一个涉及理论与实践经验的复杂过程。理解法规、熟悉测试方法、掌握滤波器设计和布线技巧，是硬件工程师在设计开关电源时必须掌握的关键知识点。通过这些措施，工程师可以有效地减少EMI，从而提高电源的兼容性和可靠性。