開(kāi)關(guān)電源中EMI

開(kāi)關(guān)電源日益廣泛地應(yīng)用到各種控制設(shè)備、通信設(shè)備以及家用電器中，其電磁干擾問(wèn)題及與其它電子設(shè)備的電磁兼容問(wèn)題已日益成為人們關(guān)注的熱點(diǎn)，未來(lái)電磁干擾及其相關(guān)問(wèn)題必將得到更多研究。
開(kāi)關(guān)電源的 EMI 干擾源集中體現(xiàn)在功率開(kāi)關(guān)管、整流二極管、變壓器等。

1功率開(kāi)關(guān)管
功率開(kāi)關(guān)管工作在 On-Off 快速循環(huán)轉(zhuǎn)換的狀態(tài)，dv/dt 和 di/dt都在急劇變換，因此，功率開(kāi)關(guān)管既是電場(chǎng)耦合的主要干擾源，也是磁場(chǎng)耦合的主要干擾源。
在電路中的電感及寄生電感中快速的電流變化產(chǎn)生磁場(chǎng)從而產(chǎn)生較高的電壓尖峰：

在電路中的電容及寄生電容中快速的電壓變化產(chǎn)生電場(chǎng)從而產(chǎn)生較高的電流尖峰:

磁場(chǎng)和電場(chǎng)的噪聲與變化的電壓和電流及耦合通道如寄生的電感和電容直接相關(guān)。直觀的理解， 減小電壓率du/dt和電流變化率di/dt及減小相應(yīng)的雜散電感和電容值可以減小由于上述磁場(chǎng)和電場(chǎng)產(chǎn)生的噪聲，從而減小EMI干擾。

2 變壓器
變壓器的 EMI 來(lái)源集中體現(xiàn)在漏感對(duì)應(yīng)的 di/dt 快速循環(huán)變換，初次級(jí)層間電容，變壓器的漏感是功率開(kāi)關(guān)管關(guān)斷尖峰電壓產(chǎn)生的重要原因之一。
初級(jí)次級(jí)的漏感及初級(jí)的層間電容、次級(jí)的層間電容、初級(jí)和次級(jí)之間的耦合電容則是噪聲的通道。初級(jí)或次級(jí)的層間電容可以通過(guò)減小繞組的層數(shù)來(lái)降低，增大變壓器骨架窗口的寬度可在減小繞組的層數(shù)。分離的繞組如初級(jí)采用三明治繞法可以減小初級(jí)的漏感，但由于增大了初級(jí)和次級(jí)的接觸面積，因而增大了初級(jí)和次級(jí)的耦合電容。采用銅皮的Faraday屏蔽可以減小初級(jí)與次級(jí)間的耦合電容。Faraday屏蔽層繞在初級(jí)與次級(jí)之間，并且要接到初級(jí)或次級(jí)的靜點(diǎn)如初級(jí)地和次級(jí)地。Faraday屏蔽層使初級(jí)和次級(jí)的耦合系數(shù)降低，從而增加了漏感。
變壓器所包含的寄生電容的模型

Cp: 初級(jí)繞組的層間電容。
Coe: 輸出線到大地的電容。
Cme: 磁芯到大地的電容。
Ca: 最外層繞組到磁芯的電容。
Ct: 輔助繞組到次級(jí)繞組的電容。
Cs: 初級(jí)繞組到次級(jí)繞組的電容.
Cm: 最內(nèi)層初級(jí)繞組到磁芯的電容。
RCD箝位電路用于抑止由于變壓器的初級(jí)漏感在開(kāi)關(guān)管關(guān)斷過(guò)程中產(chǎn)生的電壓尖峰。加RCD電路會(huì)消耗一定功率降低系統(tǒng)的效率同時(shí)成本也會(huì)增加，因此要根據(jù)實(shí)際的需要選擇使用。
整流二極管
整流二極管的 EMI 來(lái)源集中體現(xiàn)在反向恢復(fù)特性上，反向恢復(fù)電流的斷續(xù)點(diǎn)會(huì)在電感（引線電感、雜散電感等）產(chǎn)生高 dv/dt，從而導(dǎo)致強(qiáng)電磁干擾。
理想的二極管在承受反向電壓時(shí)截止，不會(huì)有反向電流通過(guò)。而實(shí)際二極管正向?qū)〞r(shí)，PN結(jié)內(nèi)的電荷被積累，當(dāng)二極管承受反向電壓時(shí)，PN結(jié)內(nèi)積累的電荷將釋放并形成一個(gè)反向恢復(fù)電流，它恢復(fù)到零點(diǎn)的時(shí)間與結(jié)電容等因素有關(guān)。反向恢復(fù)電流在變壓器漏感和其他分布參數(shù)的影響下將產(chǎn)生較強(qiáng)烈的高頻衰減振蕩。因此，輸出整流二極管的反向恢復(fù)噪聲也成為開(kāi)關(guān)電源中一個(gè)主要的干擾源?？梢酝ㄟ^(guò)在二極管兩端并聯(lián)RC來(lái)抑制
4PCB
PCB 是上述干擾源的耦合通道，Layout的設(shè)計(jì)優(yōu)劣，直接對(duì)應(yīng)著對(duì)上述 EMI 源抑制的好壞。 
PCB畫(huà)板時(shí)要注意以下幾個(gè)回路盡量短：
初級(jí)大電流回路
次級(jí)大電流回路
輔助繞組VCC供電回路
RCD吸收回路
5總結(jié)
如今在開(kāi)關(guān)電源體積越來(lái)越小，功率密度越來(lái)越大的趨勢(shì)下，EMI/EMC問(wèn)題成為了開(kāi)關(guān)電源穩(wěn)定性的一個(gè)關(guān)鍵因素，也是一個(gè)最容易忽視的方面。開(kāi)關(guān)電源的EMI抑制技術(shù)在開(kāi)關(guān)電源設(shè)計(jì)中占有很重要的位置。實(shí)踐證明，EMI問(wèn)題越早考慮、越早解決，費(fèi)用越小、效果越好。希望本文能對(duì)廣大工程師后續(xù)設(shè)計(jì)有一定的參考作用。