电气开关电源电磁干扰防制技术_传导篇.docx

### 电气开关电源电磁干扰防制技术_传导篇 #### 1. 引言 在进行电气开关电源产品的验证过程中，经常会遇到电磁干扰（Electromagnetic Interference, EMI）问题，这不仅需要耗费大量的时间解决，而且很多工程师在应对EMI时往往依赖经验而非深入的理论知识。本文旨在通过作者多年的开关电源设计经验，结合相关的理论基础，为从事或打算从事开关电源设计的人员提供关于EMI防制技术的基础认知。 #### 2. 开关电源的传导测试概述 开关电源的EMI测试主要分为传导测试和辐射测试两部分。其中，传导测试的频段通常为150kHz到30MHz，而辐射干扰的频段则为30MHz到300MHz。300MHz以上的频段一般认为并非由电源产生，因此在大多数情况下可以忽略。 #### 3. 传导测试的相关法规 传导测试的法规根据产品类型的不同而有所区别，一般采用欧洲的EN-55022或美国的FCC Part 15来定义限制线。这两个标准进一步分为Class A和Class B两个等级：Class A适用于商业与工业环境中的产品，Class B则针对住宅与家庭环境。以3C家用电源为例，其传导测试频段为150kHz至30MHz。 #### 4. 传导测试的具体步骤 ##### 4.1 测试前准备 在进行测试之前，首先需要确定产品的安全规范标准，因为不同的安全规范与等级对应着不同的限制线。 ##### 4.2 测试过程 **4.2.1 测试设备设置** 传导测试的设备主要包括待测物、模拟负载、输入线材（AC电缆）、LISN（线性阻抗稳定网络）以及接收器。其中，待测物需放置于桌面并连接模拟负载，然后通过输入线材连接到LISN，LISN再将信号传输至接收器。值得注意的是，输入线材不能与地面接触，以避免引入额外的干扰。 **4.2.2 LISN的工作原理** LISN的主要作用是滤除电源中的低频噪声，并通过耦合电容CC和检测电阻RSL/RSN提取高频信号Vsn。这些信号随后被送入接收器或频谱分析仪进行振幅测量。 **4.2.3 量测方式** 传导测试一般先进行峰值量测，这是最快捷的方法。量测仪器以9kHz为单位，在150kHz到30MHz之间获取最大的读值。然后，根据峰值量测的结果，选取六个最高频率点进行准峰值（QP）和平均值（AV）量测。 **4.2.4 测试注意事项** - 输入线材不能与地面接触，否则可能会导致较大的测量误差。 - 周边仪器的电源应使用与主电源隔离的干净电源，以防共地引起的共模干扰。 #### 5. 抑制传导干扰的技术 ##### 5.1 差模与共模信号 - **差模信号**（Differential Mode）: 存在于火线(L)与零线(N)之间的信号。 - **共模信号**（Common Mode）: 存在于火线(L)或零线(N)与地线(GND)之间的信号。 对于开关电源来说，差模和共模信号都是引起传导干扰的重要因素。了解这两种信号的特点及其产生的机制对于采取有效的抑制措施至关重要。 ##### 5.2 滤波器设计 针对传导干扰，常用的滤波器包括π型滤波器和T型滤波器，它们能够有效地抑制差模和共模信号。滤波器的设计需要考虑开关电源的工作频率、负载特性等因素。 ##### 5.3 布线与变压器设计 合理的布线和变压器设计同样关键。例如，采用双绞线可以有效减少电磁辐射；选择合适的变压器磁芯材料有助于降低电磁干扰。 #### 6. 结论 通过对开关电源EMI传导测试的基本概念、测试方法及抑制技术的探讨，我们可以更好地理解如何在设计阶段就考虑到EMI的影响，并采取相应的措施来提高产品的EMC性能。这对于提升开关电源的整体质量和可靠性具有重要意义。