开关电源EMI噪声分析及抑制

开关电源EMI噪声分析及抑制76081张辉刘兴兵李政电源噪声基本概念噪声分析抑制措施电源噪声基本概念电源噪声是电磁干扰的一种，其传导噪声的频谱大致为10kHz～30MHz，最高可150MHz。电源噪声电源噪声，特别是瞬态噪声干扰，其上升速度快、持续时间短、电压振幅度高、随机性强，对微机和数字电路易产生严重干扰。电源噪声分类传播方向从电源进线引入的外界干扰由电子设备产生并经电源线传导出去的噪声形成特点串模干扰共模干扰电源噪声分析推挽式单端正激式单端反激式开关电源拓扑单端正激式单端正激式电路图电源噪声分析开关电源在电源线上的传导噪声频谱图共模噪声电流寄生电容Cp开关电源的寄生电容Cp分布电源正负输入线运算放大器芯片PWM控制芯片功率开关管芯片共模噪声电流开关电源的寄生电容Cp分布噪声电流共模噪声电流开关电源输入直流变换回路初级差模噪声电流初级差模干扰电流示意图在功率开关管Q1开关时，高频脉冲的上升和下降所引起的基波及谐波会沿着输入滤波电容Ci传向输入供电端，这种沿着输入电源线正负端传播的噪声电流称之为初级差模噪声电流IDIFF次级差模噪声电流初级差模干扰电流示意图V2——将次级绕组的脉冲波整流成直流。脉冲波为高电平时，V2导通，将能量传给负载；脉冲波为低电平时截止，输出电流通过V3进行续流。当整流二极管V2由导通变为截止时，由于二极管的载流子移动会产生很大的反向恢复电流，这个反向恢复电流会沿着输出滤波电感和输出滤波电容传播到负载回路中。沿着输出线传播的EMI噪声电流包含有两个部分：①正常传送能量时所携带的开关基频与谐波的噪声电流；②二极管反向恢复电流所引起的噪声电流。这个沿着输出线正负端传播的噪声电流是差模噪声扰电流IDIFF。噪声抑制措施抑制干扰源，直接消除干扰原因消除骚扰源和受扰设备之间的耦合和辐射，切断电磁干扰的传播途径提高受扰设备的抗扰能力，减低其对噪声的敏感度抑制电磁干扰（EMI）噪声应该从干扰源、传播途径和受扰设备入手屏蔽接地滤波屏蔽屏蔽示意图屏蔽可以用来控制电场或磁场从空间的一个区域到另一个区域的传播，这是克服电场耦合干扰、磁场耦合干扰以及电磁辐射干扰的最有效手段。采用两层屏蔽技术，外层屏蔽材料的磁导率不是很高，但是其达到磁饱和的磁场强度却很高，内层屏蔽材料采用高磁导率，以充分吸收噪声。屏蔽的目的是利用导电材料或高磁导率材料来减少磁场、电场或电磁场的强度。屏蔽屏蔽实例比较发挥屏蔽效果的关键是如何设计屏蔽盒的开口和连接部分之间的间隙。必须增多屏蔽盒的连接部分，从而使开口和间隙的最长的边减至最小。接地为了阻止电路块之间出现噪声干扰，必须减小各个电路块之间的GND阻抗，以使来自各个电路块的GND电流不会互相干扰。通过加宽和缩短信号间的接地布局，可减小接地阻抗，这将减小对地势差。通常采用混合接板地方式。对于低频地电流，小电容阻抗很大，该方式相当于并行单点接地；对于高频电流，该方式相当于多点接板地。混合接地方式EMI滤波器在电源输入端加装EMI电源滤波器可以获得双重效果：①抑制开关电源产生的EMI干扰传向电源端；②抑制来自电源端的EMI噪声对开关电源造成的干扰。EMI滤波器典型结构加装EMI电源滤波器是抑制EMI噪声最好的方法之一。EMI滤波器去噪原理滤波加装EMI滤波器后DC/DC变换器在电源线上的传导噪声频谱图EMIFL（静噪滤波器）EMIFL是由村田制作所推出的产品，可有效滤除EMI噪声，其内部结构与EMI滤波器一样。谢谢！