开关电源的EMC整改实例
开关电源的EMC整改实例
随着电子设备的广泛应用，电磁兼容性（EMC）问题日益受到重视。开关电源作为电子设备中的重要组成部分，其EMC性能直接影响整个系统的稳定性和可靠性。本文将从EMC的基本概念出发，详细探讨开关电源EMC整改的具体方法和实践经验。
EMC包括两个方面的要求：一方面是指设备在正常运行过程中对所在环境产生的电磁干扰不能超过一定的限值；另一方面是指器具对所在环境中存在的电磁干扰具有一定程度的抗扰度，即电磁敏感性。所谓电磁干扰是指任何能使设备或系统性能降级的电磁现象。而所谓电磁干扰是指因电磁干扰而引起的设备或系统的性能下降。
EMC包括EMI(电磁干扰)及EMS(电磁耐受性)两部份，所谓EMI电磁干扰，乃为机器本身在执行应有功能的过程中所产生不利于其它系统的电磁噪声；而EMS乃指机器在执行应有功能的过程中不受周围电磁环境影响的能力。
EMI分为传导与辐射两部分，对于EMI解决方案，相关理论书籍也很多，作为一位电源产品开发工程师，即使你看了很多EMI处理方面的书籍，但碰到处理EMI问题，还是无从下手，或是不能对症下药，在这儿我们不妨先抛开让人难以理解的理论，针对我们在处理实际EMI问题的一些经验对策总结，也欢迎有同样经验的工程师也来发表自己的看法，把自己的经验分享给大家。
根据开关电源产生共模、差模干扰的特点，将整个频率范围划分为3个部分：
即0.15-0.5MHz 差模干扰为主；
0.5-5MHz 差、共模干扰共存；
5-30MHz 共模干扰为主。
重点注意的是，滤波器件应该远离变压器、散热器，否则很容易跳过滤波电路，直接耦合到L,N线导致EMI超标。
1. 1MHz 以内，以差模干扰为主
- 增大 X 电容量；
- 添加差模电感；
- 小功率电源可采用 PI 型滤波器处理(建议靠近变压器的电解电容可选用较大些)。
2. 1MHz-5MHz，差模共模混合
采用输入端并联一系列 X(0.47uF或更大容量) 电容来滤除差摸干扰并分析出是哪种干扰超标并以解决，
- 对于差模干扰超标可调整 X 电容量,添加差模电感器，调差模电感量；
- 对于共模干扰超标可添加共模电感,选用合理的电感量来抑制；
- 也可改变整流二极管特性来处理例如：快速二极管如 FR107 用普通整流二极管 1N4007来代替。
3. 5M 以上，以共摸干扰为主，采用抑制共摸的方法
- 对于外壳接地的，在地线上用一个磁环串绕 2-3 圈会对 10MHZ 以上干扰有较大的衰减作用;
- 可选择紧贴变压器的铁芯粘铜箔, 铜箔闭环，然后通过一条线连接到原边的参考地。.
- 处理后端输出整流管的吸收电路和初级大电解并联电容的大小。
4. 20-30MHz
- 对于一类产品可以采用调整对地 Y2 电容量或改变 Y2 电容位置；
- 调整一二次侧间的 Y1 电容位置及电容量；
- 在变压器外面包铜箔；变压器最里层加屏蔽层；调整变压器的各绕组的排布。
5. 30-50MHz
- 增加原边MOS管的驱动电阻，MOS管D,S之间并10-100pF的高压瓷片电容（或RC电路）。对大功率电源MOS管D极串引线或贴片磁珠。
- RCD的缓冲电路采用慢管，RCD的二极管串联10-100Ω的电阻。
- VCC供电的二极管用慢管。
- 调整一二次侧间的 Y1 电容位置及电容量；
- 减小原边功率环（即MOS管，变压器，大电解回路的）的面积。
- 对单路大电流输出的适配器等，输出电解后加双线并绕的共模电感，圈数尽量大于3圈。
6. 50-80MHz
- 减小副边功率环（即二极管，变压器，输出电解回路的）的面积。对大功率电源二极管正极可以串引线或贴片磁珠。
- 输出电解可以采用PI型滤波（靠近二极管的电容，容值稍大）。
- 对单路大电流输出的适配器等，输出电解后加双线并绕的共模电感，圈数尽量大于3圈。
- 调整输出二极管并联的RC吸收的参数。
7. 200MHz 以上
开关电源已基本辐射量很小，一般均可过 EMI 标准。
实际整改案例
自己做的一个PD18W的实物：
1.原理图：
2.实物图：
3.变压器参数：
初测：
测试波形图：输入参数：230V/50Hz，输出参数：12V/1.5A
传导测试图：
辐射测试图：
结论：完全不合格。
根据以往的经验540KHz和10多Mhz传导超标，应该是变压器的原因引起的。
整改历程
第一步：
修改变压器参数如下：
4.传导测试结果如下：输入参数：230V/50Hz，输出参数：12V/1.5A
L线：
N线：
辐射测试结果：
辐射测试结果还是不怎么行。
结论：修改了变压器参数，传导可以过了，辐射前面反而变差了，90MHz的测试数值也下来一点，还是不怎么满意。
第二步：
对策：DS之间并了个22PF/1000V的瓷片电容，并且把RCD减缓阻尼振荡的电阻由47Ω改为100Ω。
辐射测试波形图如下：
结论：前面50MHz的波形图有明显的改善，80MHz还有点瑕疵。
第三步：
因为前面滤波电路没有加共模电感，分析应该是电流骚扰引起的辐射超标。加个磁珠试试看。
测试波形如下：
结论：OK了，读点都有5db以上余量。