电源EMC问题解析一

EMC:Electromagnetic Compatibility, 电磁兼容性，国标GB/T4365-1995里对电磁兼容所下的定义是：设备或系统在其电磁环境中能正常工作且不对该环境中任何事物构成不能承受的电磁骚扰的能力。

EMI:设备、分系统、系统不应产生超过规范或标准所规定的电磁发射的要求。

EMS:设备、分系统应满足相关标准或规范所要求的抗扰度要求。

对于大部分电子产品而言，EMC的重点在于EMI，而EMI当中，传导干扰（CE）和辐射干扰（RE）是难点。所以这里主要讨论的是传导干扰和辐射干扰。传导测试的范围是150kHz～30MHz，辐射测试的范围是30Hz～10GHz。

电磁干扰三要素

1，骚扰源

任何形势的自然或电能装置所发射的电磁能量，能使共享同一环境的人或其他生物受到伤害，或使其他设备、分系统或系统发生电磁危害，导致性能降低或实效，即称为电磁骚扰源。

2，耦合途径

即传输电磁骚扰的通路或媒介

3，敏感设备

指当受到电磁骚扰源所发射的电磁量的作用时，会受到伤害的人或其他生物，以及会发生电磁危害，

导致性能降低或失效的器件、设备、分系统或系统。



二、EMC常用元器件

EMC设计指设备或系统在其电磁环境中能正常工作且不对环境中的任何事物构成不能承受的电磁骚扰的能力。影响电磁干扰的原素包含︰系统电路拓扑架构，PCB的布局、磁性材料（包括滤波器和变压器）的设计、系统的结构设计等等。由于不同系统的差异性过于繁杂，处理的模式往往因人而异，欠缺共通性，使工程师很难以理论分析，在理不出头绪的形况下，通常采用尝试错误法，以不断加大EMC虑波器抑制组件的感量与增大Y电容的容抗的模式来解决问题，如此不但成本增加且常又受限于产品机构空间的限制，加上无法累积正确的经验，使得每次处理该问题总是况日费时效果欠佳。

因此，合理的使用EMC滤波器，以及在设计电路时就将噪声抑制策略考虑进去，如吸收电路的使用、散热片接地处理、变压器增加补偿绕组等，才有助于产品的EMC设计。

 目前通用的EMC滤波器线路图如下所示：

Power Current为正常工作的电流；Noise Current为引起共模干扰的电流；此图为一个共模线圈的电路简化图，正常工作电流是图中粉色箭头所示，它们产生的磁场如粉色虚线所示，互相抵消，磁芯不会饱和。

共模滤波器的高频等效模型如下:

其中   L为滤波器的电感量，C为滤波器的分散电容，R为滤波器的直流电阻；

       ZL为滤波器的电抗，Zc为滤波器的容抗，ZHFL为整个滤波器的阻抗；

      从滤波器的等效阻抗看， ZL电感量和分布电容Zc是滤波器重点监控对象。

     滤波器的电感量会随着频率的上升逐渐降低，频率大于谐振频率（fo）以后，电感会呈现出电容性，下图为电感的频率与阻抗曲线。

对相同的磁芯绕不同的圈数，滤波器呈现的频率阻抗是不一样的。

下图是共模噪声的路径：

对相同的磁芯绕不同的圈数，或者是不同的磁芯绕相同的圈数，滤波器呈现的频率阻抗是不一样的，下图是相同磁芯绕不同圈数的频率阻抗图。（绿颜色的滤波器适合抑制低频干扰，红颜色的滤波器适合抑制稍高频率干扰）。

设计案例：某电源在EMC辐射测试时，30M~50M左右频点超标，波形如下图：

通过对比分析，发现滤波器跟以前比较存在比较大的差异，对好的滤波器和不好的滤波器做阻抗对比分析，如下表：

通过对两个表格的对比分析，发现不好滤波器在180K时，电感阻抗曲线达到最大，相当于在180K是阻抗的拐点。而测试合格的滤波器在350K时，电感阻抗曲线达到最大。