開(kāi)關(guān)電源EMC必須掌握的幾個(gè)概念
1.電磁干擾的產(chǎn)生與傳輸
電磁干擾傳輸有兩種方式：一種是傳導傳輸方式，另一種則是輻射傳輸方式。傳導傳輸是在干擾源和敏感設備之間有完整的電路連接，干擾信號沿著(zhù)連接電路傳遞到接收器而發(fā)生電磁干擾現象。
輻射傳輸是干擾信號通過(guò)介質(zhì)以電磁波的形式向外傳播的干擾形式。常見(jiàn)的輻射耦合有三種：1）一個(gè)天線(xiàn)發(fā)射的電磁波被另一個(gè)天線(xiàn)意外地接收，稱(chēng)為天線(xiàn)對天線(xiàn)的耦合；2）空間電磁場(chǎng)經(jīng)導線(xiàn)感應而耦合，稱(chēng)為場(chǎng)對線(xiàn)的耦合。3）兩根平等導線(xiàn)之間的高頻信號相互感應而形成的耦合，稱(chēng)為線(xiàn)對線(xiàn)的感應耦合。
2.電磁干擾的產(chǎn)生機理
從被干擾的敏感設備角度來(lái)說(shuō)，干擾耦合又可分為傳導耦合和輻射耦合兩類(lèi)。
● 傳導耦合模型
傳導耦合按其原理可分為電阻性耦合、電容性耦合和電感性耦合三種基本耦合方式。
● 輻射耦合模型
輻射耦合是干擾耦合的另一種方式，除了從干擾源發(fā)出的有意輻射外，還有大量的無(wú)意輻射。同時(shí)，PCB板上的走線(xiàn)無(wú)論是電源線(xiàn)、信號線(xiàn)、時(shí)鐘線(xiàn)、數據線(xiàn)或者控制線(xiàn)等，都能起到天線(xiàn)的效果，即可輻射出干擾波，又可起到接收作用。
3.電磁干擾控制技術(shù)
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● 濾波：在設計和選用濾波器時(shí)應注意頻率特性、耐壓性能、額定電流、阻抗特性、屏蔽和可靠性。濾波器的安裝正確與否對其插入損耗特性影響很大，只有安裝位置恰當，安裝方法正確，才能對干擾起到預期的濾波作用。在安裝濾波器時(shí)應考慮安裝位置，輸入輸出側的配線(xiàn)必須屏蔽隔離，以及高頻接地和搭接方法。
● 屏蔽：電磁屏蔽按原理可分為電場(chǎng)屏蔽、磁場(chǎng)屏蔽和電磁場(chǎng)屏蔽三種。電場(chǎng)屏蔽包含靜電屏蔽和交變電場(chǎng)屏蔽；磁場(chǎng)屏蔽包含低頻磁場(chǎng)屏蔽和高頻磁場(chǎng)屏蔽。不同類(lèi)型的電磁屏蔽對屏蔽體的要求不同。在實(shí)際的屏蔽中，電磁屏蔽效能更大程度上依賴(lài)于屏蔽體的結構，即導電的連續性。實(shí)際的屏蔽體由于制造、裝配、維修、散熱、觀(guān)察及接口連接要求，其上面一般都開(kāi)有形狀各異、尺寸不同的孔縫，這些孔縫對于屏蔽體的屏蔽效能起著(zhù)重要的影響作用，因此必須采取措施來(lái)抑制孔縫的電磁泄漏。
● 接地：接地有安全接地和信號接地兩種。同時(shí)，接地也會(huì )引入接地阻抗及地回路干擾。接地技術(shù)包括接地點(diǎn)的選擇、電路組合、接地的設計和抑制接地干擾措施的合理應用等。
● 搭接：搭接是指導體間低阻抗連接，只有良好的搭接才能使電路完成其設計功能，使干擾的各種抑制措施得以發(fā)揮作用。搭接方法可分為永久性搭接和半永久性搭接兩種，而搭接類(lèi)型分為直接搭接和間接搭接。
● 布線(xiàn)：布線(xiàn)是印刷電路板電磁兼容性設計的關(guān)鍵，應選擇合理的導線(xiàn)寬度，采取正確的布線(xiàn)策略，如加粗地線(xiàn)，將地線(xiàn)閉合成環(huán)路，減少導線(xiàn)不連續性，采用多層板等。
②空間分離
空間分離是抑制空間輻射騷擾和感應耦合騷擾的有效方法，通過(guò)加大騷擾源和接受器敏感設備之間的空間距離，使騷擾電磁場(chǎng)到達敏感設備時(shí)的強度已衰減到低于接受設備敏感度門(mén)限，從而達到抑制電磁干擾的目的。由電磁場(chǎng)理論可知，場(chǎng)強在近區感應場(chǎng)中以1/r3的方式衰減，遠區輻射場(chǎng)的場(chǎng)強分布按1/r方式減小。因此，為了滿(mǎn)足系統的電磁兼容性要求，盡量將組成系統的各個(gè)設備間的空間距離增大。在設備、系統布線(xiàn)中，限制平行線(xiàn)纜的最小間距，以減少串擾。在PCB設計中，規定引線(xiàn)條間的最小間隔。另外，空間分離也包括在空間有限的情況下，對騷擾源輻射方向的方位調整、騷擾源電場(chǎng)矢量與磁場(chǎng)矢量的空間取向的控制。
�、蹠r(shí)間分離
當騷擾源非常強，不易采用其他方法可靠抑制時(shí)，通常采用時(shí)間分隔的方法，使有用信號在騷擾信號停止發(fā)射的時(shí)間內傳輸，或者當強騷擾信號發(fā)射時(shí)，使易受騷擾的敏感設備短時(shí)關(guān)閉，以避免遭受損害。時(shí)間分隔控制有兩種形式，一種是主動(dòng)時(shí)間分隔，適用于有用信號出現時(shí)間與干擾信號出現時(shí)間有確定先后關(guān)系的情況；另一種是被動(dòng)時(shí)間分隔，按照干擾信號與有用信號出現的特征使其中某一信號迅速關(guān)閉，從而達到時(shí)間上不重合、不覆蓋的控制要求。
�、茴l譜管理
頻譜的規劃劃分是把各頻段劃分給各種無(wú)線(xiàn)電業(yè)務(wù)，為特定用戶(hù)制定頻段。制定國家標準規范是防止干擾以及在某些情況下確保通信系統達到所需通信性能的基礎。這包括無(wú)線(xiàn)電設備的核準程序，無(wú)線(xiàn)電發(fā)射機、接收機和其他設備型號核準所要求的最低性能標準文件。
�、蓦姎飧綦x
電氣隔離是避免電路中傳導干擾的可靠方法，同時(shí)還能使有用信號正常耦合傳輸。常見(jiàn)的電氣隔離耦合形式有機械耦合、電磁耦合、光電耦合等。DC/DC變換器是一種應用廣泛的電器隔離器件，它將一種直流電壓變換成另一種直流電壓，為了防止多個(gè)設備共用一個(gè)電源引起共電源內阻干擾，應用DC/DC變換器單獨對各路供電，以保證電路不受電源中的信號干擾。
一、開(kāi)關(guān)電源產(chǎn)生干擾的原因
開(kāi)關(guān)電源首先將工頻交流整流為直流，再逆變?yōu)楦哳l，最后經(jīng)過(guò)整流濾波電路輸出，得到穩定的直流電壓，因此自身含有大量的諧波干擾。同時(shí)，由于變壓器的漏感和輸出二極管的反向恢復電流造成的尖峰，都形成了潛在的電磁干擾。開(kāi)關(guān)電源中的干擾源主要集中在電壓、電流變化大的元器件上，突出表現在開(kāi)關(guān)管、二極管、高頻變壓器等上。
�、匍_(kāi)關(guān)電路產(chǎn)生的電磁干擾
開(kāi)關(guān)電路是開(kāi)關(guān)電源的主要干擾源之一。開(kāi)關(guān)電路是開(kāi)關(guān)電源的核心，主要由開(kāi)關(guān)管和高頻變壓器組成。它產(chǎn)生的du/dt具有較大幅度的脈沖，頻帶較寬且諧波豐富。這種脈沖干擾產(chǎn)生的主要原因是：開(kāi)關(guān)管負載為高頻變壓器初級線(xiàn)圈，是感性負載。在開(kāi)關(guān)管導通瞬間，初級線(xiàn)圈產(chǎn)生很大的涌流，并在初級線(xiàn)圈的兩端出現較高的浪涌尖峰電壓；在開(kāi)關(guān)管斷開(kāi)瞬間，由于初級線(xiàn)圈的漏磁通，致使一部分能量沒(méi)有從一次線(xiàn)圈傳輸到二次線(xiàn)圈，儲藏在電感中的這部分能量將和集電極電路中的電容、電阻形成帶有尖峰的衰減振蕩，疊加在關(guān)斷電壓上，形成關(guān)斷電壓尖峰。電源電壓中斷會(huì )產(chǎn)生與初級線(xiàn)圈接通時(shí)一樣的磁化沖擊電流瞬變，這種瞬變是一種傳導型電磁干擾，既影響變壓器初級，還會(huì )使傳導干擾返回配電系統，造成電網(wǎng)諧波電磁干擾，從而影響其他設備的安全和經(jīng)濟運行。
�、谡麟娐樊a(chǎn)生的電磁干擾
整流電路中，在輸出整流二極管截止時(shí)有一個(gè)反向電流，它恢復到零點(diǎn)的時(shí)間與結電容等因素有關(guān)。其中，能將反向電流迅速恢復到零的二極管稱(chēng)為硬恢復特性二極管，這種二極管在變壓器漏感和其他分布參數的影響下將產(chǎn)生較強的高頻干擾，其頻率可達幾十MHz。高頻整流回路中的整流二極管正向導通時(shí)有較大的正向電流流過(guò)，在其受反偏電壓而轉向截止時(shí)，由于PN結中有較多的載流子積累，因而在載流子消失之前的一段時(shí)間里，電流會(huì )反向流動(dòng)，致使載流子消失的反向恢復電流急劇減少而發(fā)生很大的電流變化（di/dt）。
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