在开关电源设计和应用中，电磁干扰（EMI）是影响电源性能和稳定性的重要因素之一。本文将详细探讨如何对开关电源中电磁干扰进行抑制，重点分析了一款180W桌面式塑壳开关电源在电磁干扰超标问题上的解决方案。
我们来了解开关电源的工作原理及其与电磁干扰的关系。开关电源通常包括整流、滤波、变换、调节等环节。整流环节一般采用电容滤波整流器，其功率因数较低，整流二极管导通时间短，导致滤波电容充电电流瞬时值的峰值大，形成脉动状的电流波形，产生高的谐波电流。半桥电路中的高频开关元件（如功率开关管、二极管）以及变压器在导通和截止时产生尖峰谐波振荡，这些高次谐波通过分布电容传播至内部电路，或通过散热器和变压器向空间辐射，从而产生电磁干扰。
在电磁干扰测试方面，通过测试得知7至21次的谐波电流值，发现11、15、17次谐波电流超标。此外，辐射骚扰预测结果显示在30～50MHz和100MHz的频段超出限值。这些测试结果为后续的电磁干扰抑制方案提供了依据。
抑制电磁干扰的策略包括两个主要方面：谐波电流的抑制和传导骚扰的抑制。谐波电流可以通过功率因数校正来降低。功率因数校正（PFC）通常分为无源和有源两种。文中提到采用有源功率因数校正（APFC），即使用Boost升压PFC电路，可以将功率因数提高到0.99以上，从而使得谐波电流显著减小。但这种方法会增加电路复杂度，导致成本上升，并且引入新的开关噪声源，增加整机EMI达标的难度。另一种方法是适当减小滤波电容，并在输入端串联电阻，以降低滤波电容充电电流瞬时值的峰值，满足谐波电流限值。这种方法不仅保持了较高的电源效率，而且成本相对较低。
在传导骚扰抑制方面，主要噪声源为半桥电路中的功率开关管S1和S2，它们工作在高频（25kHz）下，产生接近矩形波的电压和电流波形，含丰富的高次谐波。傅里叶分析显示，矩形波脉冲具有宽频带特性，因此，输入滤波器作为低阻抗通道被设计用于抑制电磁骚扰。输入滤波器通常由电感和电容组成低通滤波器电路，包含用于滤除共模干扰和差模干扰的元件。增加共模电感的电感量是抑制低频传导干扰（0.15～1MHz范围内）超标的有效方式。在实际应用中，通过调整共模电感的大小，可以显著降低传导干扰。不过，滤波器设计中还需要考虑到寄生参数的影响，例如电容器的引线电感和电感线圈上的寄生电容，这些都会在高频时影响滤波器性能。
除此之外，抑制电磁干扰还需考虑辐射骚扰的抑制。辐射骚扰主要来源于输出整流器和平滑电路产生的干扰。通过减小电路环路面积可以抑制由di/dt环路产生的磁场辐射，从而降低辐射骚扰。
在处理开关电源电磁干扰问题时，需要对电磁骚扰源进行机理分析，并从源头上降低其辐射骚扰噪声电平。例如，可以通过优化电路布局和散热设计来减少因输入输出接口间的空间耦合而产生的辐射骚扰。同时，针对高频噪声成分，可以采用两个共模电感并联的方式，以达到较好的高频滤波效果。
在电磁干扰的抑制过程中，电容器的高频阻抗频率特性也是一个重要考虑因素。电容器在高频使用时，其等效电路由等效串联电阻、电容和等效串联电感组成。电容器的固有引线电感越小，以及骚扰源的高频内阻抗越大，则抑制骚扰的效果越好。
总结来说，抑制开关电源中的电磁干扰需要采取多种策略，从电路设计、滤波器设计、布局优化等方面入手，以满足电磁兼容性的要求。随着电磁兼容技术的不断发展，新的抑制电磁干扰的技术和方法也会不断出现，为开关电源的稳定性和可靠性提供保障。
