開關(guān)電源EMI雜訊分析及抑制

1、開關(guān)電源EMI雜訊分析 及抑制 76081張輝 劉興兵 李政電源雜訊基本概念電源雜訊基本概念電源雜訊是電磁干擾的一種，其傳導(dǎo)雜訊的頻譜大致為10kHz30MHz，最高可150MHz。電源雜訊電源雜訊電源雜訊，特別是瞬態(tài)雜訊干擾，其上升速度快、持續(xù)時間短、電壓振幅度高、隨機性強，對微機和數(shù)位電路易產(chǎn)生嚴(yán)重干擾。電源噪聲分類電源噪聲分類電源雜訊分析電源雜訊分析開關(guān)電源拓?fù)鋯味苏な絾味苏な诫娐穲D電源雜訊分析電源雜訊分析開關(guān)電源在電源線上的傳導(dǎo)雜訊頻譜圖共模共模雜訊雜訊電流電流寄生電容Cp開關(guān)電源的寄生電容Cp分佈電源正負(fù)輸入線運算放大器芯片PWM控制晶片功率開關(guān)管晶片共模雜訊電流共模雜訊電流開關(guān)

2、電源的寄生電容Cp分佈雜訊電流共模雜訊電流開關(guān)電源輸入直流變換回路初級差模初級差模雜訊雜訊電流電流初級差模干擾電流示意圖 在功率開關(guān)管Q1開關(guān)時，高頻脈衝的上升和下降所引起的基波及諧波會沿著輸入濾波電容Ci傳向輸入供電端，這種沿著輸入電源線正負(fù)端傳播的雜訊電流稱之為初級差模雜訊電流IDIFF次級差模次級差模雜訊雜訊電流電流初級差模干擾電流示意圖 V2將次級繞組的脈衝波整流成直流。 脈衝波為高電平時，V2導(dǎo)通，將能量傳給負(fù)載； 脈衝波為低電平時截止，輸出電流通過V3進(jìn)行續(xù)流。 當(dāng)整流二極體V2由導(dǎo)通變?yōu)榻刂箷r，由於二極體的載流子移動會產(chǎn)生很大的反向恢復(fù)電流，這個反向恢復(fù)電流會沿著輸出濾波電感和輸

3、出濾波電容傳播到負(fù)載回路中。 沿著輸出線傳播的EMI雜訊電流包含有兩個部分： 正常傳送能量時所攜帶的開關(guān)基頻與諧波的雜訊電流； 二極體反向恢復(fù)電流所引起的雜訊電流。這個沿著輸出線正負(fù)端傳播的雜訊電流是差模雜訊擾電流IDIFF。雜訊抑制措施雜訊抑制措施抑制電磁干擾（EMI）雜訊應(yīng)該從干擾源、傳播途徑和受擾設(shè)備入手遮罩接地濾波遮罩遮罩遮罩示意圖 遮罩可以用來控制電場或磁場從空間的一個區(qū)域到另一個區(qū)域的傳播，這是克服電場耦合干擾、磁場耦合干擾以及電磁輻射干擾的最有效手段。 採用兩層遮罩技術(shù)，外層遮罩材料的磁導(dǎo)率不是很高，但是其達(dá)到磁飽和的磁場強度卻很高，內(nèi)層遮罩材料採用高磁導(dǎo)率，以充分吸收雜訊。 遮

4、罩的目的是利用導(dǎo)電材料或高磁導(dǎo)率材料來減少磁場、電場或電磁場的強度。遮罩遮罩遮罩實例比較 發(fā)揮遮罩效果的關(guān)鍵是如何設(shè)計遮罩盒的開口和連接部分之間的間隙。必須增多遮罩盒的連接部分，從而使開口和間隙的最長的邊減至最小。接地接地為了阻止電路塊之間出現(xiàn)雜訊干擾，必須減小各個電路塊之間的GND阻抗，以使來自各個電路塊的GND電流不會互相干擾。通過加寬和縮短信號間的接地佈局，可減小接地阻抗，這將減小對地勢差。通常採用混合接板地方式。對於低頻地電流，小電容阻抗很大，該方式相當(dāng)於並行單點接地；對於高頻電流，該方式相當(dāng)於多點接板地?；旌辖拥胤绞紼MIEMI濾波器濾波器 在電源輸入端加裝EMI電源濾波器可以獲得雙重效果： 抑制開關(guān)電源產(chǎn)生的EMI干擾傳向電源端； 抑制來自電源端的EMI雜訊對開關(guān)電源造成的干擾。EMI濾波器典型結(jié)構(gòu)加裝EMI電源濾波器是抑制EMI雜訊最好的方法之一。EMIEMI濾波器濾波器去噪原理去噪原理濾波濾波加裝EMI濾波器後DC/DC變換器在電源線上的傳導(dǎo)雜訊頻譜圖 EMIFL