开关电源是现代电子设备中不可或缺的部分，它负责将交流电源转换为稳定的直流电源供给设备使用。然而，在这一转换过程中，开关电源会产生电磁干扰（EMI），若不进行有效控制，会对其自身和周边电子设备造成不良影响。本文档旨在探讨开关电源在设计过程中如何控制EMI，以及相关的技术措施和设计要点。
了解开关电源中EMI的来源至关重要。开关电源EMI源主要包括功率开关管、整流二极管和高频变压器。功率开关管在快速On-Off切换时会产生极大的dv/dt和di/dt变化，这些变化是电场和磁场耦合干扰的主要来源。此外，高频变压器中的漏感在功率开关管关闭时会产生尖峰电压，从而导致电磁干扰。整流二极管的反向恢复特性也是EMI的一个重要来源。
在传导干扰的传输通道方面，开关电源的EMI可以通过容性耦合、感性耦合和电阻耦合进行传递。这包括公共电源内阻、公共地线阻抗、公共线路阻抗等引起的电阻传导耦合。辐射干扰的传输则通过电偶极子和磁偶极子理论进行分析，假设元器件和导线为天线，电磁波通过空气或屏蔽体的缝隙和孔洞传播。
针对以上问题，开关电源的EMI抑制设计中主要包括九大技术措施。这些措施包括减小dv/dt和di/dt的变化幅度和速率，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以减少高频段的EMI，实施有源功率因数校正和其他谐波校正技术，设计合理的电源线滤波器，进行合理的接地处理，采取有效的屏蔽措施，以及进行合理的PCB设计。
对于高频变压器，其漏感控制是减少EMI的关键。通过选择合适磁芯、减小绕组间绝缘层厚度、增加绕组间耦合度等电气设计和工艺设计可以有效减小漏感，从而降低EMI的产生。此外，对高频变压器进行屏蔽，采用铜箔屏蔽带并合理接地，可以显著抑制漏磁场泄漏。为防止高频变压器在工作中产生的噪声，需要对变压器进行加固处理，例如使用环氧树脂或“玻璃珠”胶合剂粘结磁心。
在PCB设计方面，PCB布局的合理性直接关系到EMI干扰源的耦合效果。PCB设计应尽量减少高速信号的环路面积，避免高速信号线在PCB中形成天线效应，并合理布置去耦电容以抑制电源噪声。
在开关电源EMI设计过程中，必须综合考虑EMI源、传输通道、抑制措施以及高频变压器的设计等多个方面。通过一系列的设计措施和技术手段，可以有效降低EMI，确保开关电源的可靠性和兼容性，为电子设备提供稳定的电源供应。
