开关电源设计中如何减小EMI

　　先简单介绍一下下EMI：

　　EMI翻译成中文就是电磁干扰。其实所有的电器设备，都会有电磁干扰。只不过严重程度各有不同。

　　电磁干扰会影响各种电器设备的正常工作，会干扰通信数据的正常传递，虽然对人体的伤害尚无定论，但是普遍认为对人体不利。

　　所以很多国家和地区对电器的电磁干扰程度有严格的规定。当然电源也不例外的，所以我们有理由好好了解EMI以及其抑制方法。

　　下面结合一些专家的文献来描述EMI.

　　首先EMI 有三个基本面

　　

 

　　就是

　　噪音源：发射干扰的源头。 耦合途径：传播干扰的载体。 接收器：被干扰的对象。

　　缺少一样，电磁干扰就不成立了。所以，降低电磁干扰的危害，也有三种办法：

　　1. 从源头抑制干扰。

　　2.切断传播途径

　　3.增强抵抗力，这个就是所谓的EMC(电磁兼容)

　　先解释几个名词：

　　传导干扰：也就是噪音通过导线传递的方式。

　　辐射干扰：也就是噪音通过空间辐射的方式传递。

　　差模干扰：由于电路中的自身电势差，电流所产成的干扰，比如火线和零线，正极和负极。

　　共模干扰：由于电路和大地之间的电势差，电流所产生的干扰。

　　通常我们去实验室测试的项目：

　　传导发射：测试你的电源通过传导发射出去的干扰是否合格。

　　辐射发射：测试你的电源通过辐射发射出去的干扰是否合格。

　　传导抗扰：在具有传导干扰的环境中，你的电源能否正常工作。

　　辐射抗扰：在具有辐射干扰的环境中，你的电源能否正常工作。

　　首先来看，噪音的源头：

　　任何周期性的电压和电流都能通过傅立叶分解的方法，分解为各种频率的正弦波。

　　所以在测试干扰的时候，需要测试各种频率下的噪音强度。

　　那么在开关电源中，这些噪音的来源是什么呢?

　　

 

　　开关电源中，由于开关器件在周期性的开合，所以，电路中的电流和电压也是周期性的在变化。那么那些变化的电流和电压，就是噪音的真正源头。

　　那么有人可能会问，我的开关频率是100KHz的，但是为什么测试出来的噪音，从几百K到几百M都有呢?

　　我们把同等有效值，同等频率的各种波形做快速傅立叶分析：

　　

 

　　蓝色： 正弦波

　　绿色： 三角波

　　红色： 方波

　　可以看到，正弦波只有基波分量，但是三角波和方波含有高次谐波，谐波最大的是方波。

　　也就是说如果电流或者电压波形，是非正弦波的信号，都能分解出高次谐波。

　　那么如果同样的方波，但是上升下降时间不同，会怎样呢。

　　同样是100KHz的方波

　　

 

　　红色：上升下降时间都为100ns

　　绿色：上升下降时间都为500ns

　　可以看到红色的高次谐波明显大于绿色。

　　我们继续分析下面两种波形，

　　A: 有严重高频震荡的方波， 比如MOS，二极管上的电压波形。

　　B:用吸收电路，把方波的高频振荡吸收一下。

　　

 

　　分别做快速傅立叶分析：