emi噪声分析及emi滤波器的设计

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1、第12卷第6期Vol.12No.62010年6月设计参考June.2010doi:10.3969/j.issn.1563-4795.2010.06.022EMI噪声分析及EMI滤波器的设计赵隆冬(中国电子科技集团公司43所，安徽合肥230022)摘要：介绍了开关电源的噪声形成原因，分析了差模干扰噪声及共模干扰噪声的干扰途径，指出了减小差模干扰噪声及共模干扰噪声的具体方法，同时说明了EMI电源滤波器的工作原理，最后给出了国内外对干扰噪声所采用的一些规范和标准。关键词：开关电源；EMI；滤波器；干扰噪声0引

2、言功率开关管Q1、高频变压器T、整流二极管D1、续流二极管D2、输出滤波电感L、输出滤波电容开关电源作为一种通用电源，以其轻、薄、C等组成。工作时，可由PWM控制单元送出脉宽小和高效率等特点为人们所熟知，是各种电子设可变的脉冲信号来驱动开关管Q1，当开关管Q1备小型化和低成本化不可缺少的一种电源方式，导通时，再通过高频变压器将输入端的直流能量已成为当今的主流电源。随着电子信息产业的迅传到次级，开关管Q1截止时，高频变压器进行磁猛发展，其应用范围也必将日益扩大，需求量也复位。通过高频变压器传来的高频脉冲经

3、整流二会与日俱增。极管整流成单一方向的脉动直流，这个脉动直流然而，当人们尽情享用开关电源所带来的经输出滤波电感和滤波电容滤波后，即可送出所轻、薄、小和高效率等种种便利之时，同时也带需要的直流电压。来了噪声干扰的种种危害。特别是开关电源在向更小体积、更高频率、更大功率的方向发展，其dV/dt、dI/dt所带来的EMI噪声也将会更大。它的传导噪声、辐射噪声会波及整机的安全，有时会干扰一些CPU的指令，引起系统的误操作，严重图1单端正激开关电源电路时还会引起系统的颠覆性破坏。为此，我们在使在功率开关管Q1的高

4、频开关切换过程中，流用开关电源时，要密切关注开关电源的EMI噪声过功率开关管和高频变压器的脉冲会产生纷杂的所带来的危害，采取积极的防范措施来降低EMI谐波电压及谐波电流。这些谐波电压及谐波电流噪声，把EMI噪声的影响降到最低。产生的噪声可通过电源输入线传到公共供电端，或通过开关电源的输出线传到负载上，从而对其1EMI噪声电流它系统或敏感元器件造成干扰。这些噪声在电源开关电源的电路拓扑结构很多，按功率开关线上传导的噪声频谱图如图2所示，从图中可以管与高频变压器的组合工作方式可分为全桥、半看出，在几百kHz

5、到50MHz的频段内，也就是在桥、推挽、单端正激、单端反激等模式。在中小开关频率的基波和若干次谐波的频段内，干扰噪功率开关电源模块中，使用较多的电路拓扑结构声的幅值远远超过了GJB151A所规定的范围，因为推挽式、单端正激式、单端反激式等。典型的而会造成系统传导噪声等电磁兼容指标超标。单端正激式开关电源电路框图如图1所示，它由那么这些噪声是怎样形成的，它又是怎样传播的呢？下面以中小功率金属封装结构的表面贴收稿日期：2010-03-12装开关电源模块为例来进行分析。www.ecda.cn2010.663第

6、12卷第6期Vol.12No.62010年6月ElectronicComponent&DeviceApplicationsJune.2010图4开关电源的寄生电容CP分布dI/dt及整流二极管反向恢复电流等共同影响下，图2开关电源在电源线上的传导噪声频谱图就会引起噪声电流，这些噪声电流对于输入电源1.1共模干扰电流线的正负之间、以及输出负载线的正负之间大小相等，相位相同，称之为共模噪声电流。共模噪金属封装结构表面贴装开关电源模块的整个声电流的大小与分布电容的大小、dV/dt、dI/dt等电路元器件全部都

7、装配在基片上。PWM控制片、有关。功率开关管、整流二极管等有源器件全部采用表面贴装封装元件。输入输出的电压电流由引线送1.2初级差模干扰电流出，其内部结构示意图如图3所示。图5所示是初级差模干扰电流示意图。在初级回路中，功率开关管Q1、高频变压器原边绕组LP与输入滤波电容Ci构成了开关电源的输入直流变换回路，这个变换回路在正常工作时，会将输入的直流能量通过高频变压器传给次级。但在功率开关管Q1开关时，高频脉冲的上升和下降所引图3开关电源模块的内部结构图起的基波及谐波会沿着输入滤波电容Ci传向输入管壳的底

8、板是氧化铝基片的载体，氧化铝基供电端，这种沿着输入电源线正负端传播的噪声片的正面是布线区和元器件的组装区，背面用厚电流称之为初级差模干扰电流IDIFF。膜浆料进行金属化，然后通过焊料(如焊锡等)与管壳的金属底板相连。氧化铝基片的介电常数为8，厚度通常在0.5～1.0mm范围内。在氧化铝基片正面的组装区，表面贴装元件(如PWM控制片、运放、基准源、MOSFET开关管、整流二极管)等通过焊料(如导电胶、再流焊的焊锡等)图5初级差模干扰电流示意图