EMI干扰来源和抑制措施精讲

    EMI，电磁干扰度，描述电子、电气产品在正常工作状态下对外界的干扰;EMI又包括传导干扰CE(conduction emission)和辐射干扰RE(radiation emission)以及谐波harmonic

    干扰源、耦合途径和敏感设备并称电磁干扰三要素，对于电源模块来说，噪声的产生在于电流或电压的急剧变化，即di/dt或dv/dt很大，因此高功率和高频率运作的器件都是EMI噪声的来源。

    解决方法就是要将干扰三要素中的一个去除，如屏蔽干扰源、隔离敏感设备或切断耦合途径。因为无法让电磁干扰不产生，只能用一定的方法去减少其对系统的干扰，下面分析下常见的6个干扰来源和抑制措施。

1、外界干扰的耦合

    输入端是电源的入口处，内部的噪声可由此处传播到外部，对外界造成干扰。常用抑制措施是在输入加X电容和Y电容，及差模和共模电感对噪声和干扰进行过滤。

    输出端如果是有长引线的情况，电源模块跟系统搭配后，内部一些噪声干扰可能会由输出线而耦合到外界，干扰到其它用电设备。

    一般是加共模和差模滤波，还可以在输出线串套磁珠环、采用双绞线或屏蔽线，实现抑制EMI干扰。

2、开关管

    电源模块由于开关管结电容的存在，在工作时，开关管在快速开关后会产生毛刺和尖峰，开关管的结电容和变压器的绕组漏感也有可能产生谐振而发出干扰。

抑制方法有：

    1、开关管D和G极串加磁珠环，减小开关管的电流变化率，从而实现减小尖峰。

    2、在开关管处加缓冲电路或采用软开关技术，减小开关管在快速工作时的尖峰，使其电压或电流能缓慢上升。

    3、减小开关管与周边组件的压差，开关管结电容可充电的程度会得到一定的降低。

     4、增大开关管的G极驱动电阻。

    3、变压器

    变压器是电源模块的转换储能组件，在能量的充放过程中，会产生噪声干扰。漏感可以与电路中的分布电容组成振荡回路，使电路产生高频振荡并向外辐射电磁能量，从而造成电磁干扰。

     一次绕组与二次绕组之间的电位差也会产生高频变化，通过寄生电容的耦合，从而产生了在一次侧与二次侧之间流动的共模传导EMI电流干扰。

抑制方法有：

    1、变压器加屏蔽，电屏蔽是指将初级来的干扰信号与次级隔离开来。可在初、次级之间包一层铜箔(内屏蔽)，但头尾不能短路，铜箔要接地，共模传导干涉信号通过电容-铜箔-接地形成回路，不能进入次级绕组从而起到电屏蔽的作用。

    磁屏蔽是在变压器外部线包包首尾相连的铜箔(外屏蔽)。铜箔是良导体，高频交变漏磁通穿过铜箔的时候会产生涡流，而涡流产生的磁场方向正好与漏磁通的方向相反，部分漏磁通就可以被抵消。

    2、采用三明治绕法，可以减少初级耦合至变压器磁芯的高频干扰。由于初级远离磁芯，次级电压低，故引起的高频干扰小。

    3、降低工作频率，减缓能量的快速充放。

    4、一次侧和二次侧的可靠隔离，一次侧和二次侧之间的地接Y电容。

    5、尽量减小变压器的漏感，改进电路的分布参数，能在一定程度减小干扰。

    4、二极管

     二极管在快速截止与导通的过程中会有尖峰的产生，特别是整流二极管，在反向恢复过程中，电路的寄生电感、电容会发生高频振荡，产生电磁干扰。

    抑制干扰方式有加RC吸收电路，让二极管的能量能平缓的泄放，或者在其阴极管脚套一个磁珠环，使其电流不可突变以减小尖峰。

    5、储能电感

     抑制干扰方式有加以屏蔽或调整其参数，避免与回路的电容产生振荡。

    6、PCB的布局与走线

     PCB是上述干扰源的耦合通道，PCB的优劣直接对应着对上述EMI源抑制的好坏。同时其板上器件的布局和布线不合理都会造成干扰。

布局布线的注意事项：

    1、减少干扰最有效的方法就是减小各个电流回路的面积(磁场干扰)和带电导体的面积及长度(电场干扰)。

     2、电路中不相同的地线特别是模拟地和数字地要分开。

    3、PCB的电源线和地线要尽可能宽，以减小线阻抗，从而减小公共阻抗引起的干扰噪声。

     4、对于传输信号的线路一定要考虑阻抗匹配。

    对于电源设计一定要多实践哦！