電源適配器EMI整改大全

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電源適配器EMI整改大全

電源適配器EMI確實很難理解，很難有精確的紙面設計，但是通過研究我們還是能知道大概趨勢指導設計，一般來講，投放市場的電源適配器都是符合對應的EMI標準的，當然這里指的是民用標準。若是用軍標測試，相應的會嚴格一些，所以EUT測試超標很正常。對電源適配器的EMI和EMC主要影響的幾個因素在于電源適配器的開關電路,電路板設計和接地電路以及開關電路等各個功能電路等方面.
傳導：
遇到傳導測試超標問題，第一步要做的，通常是定位噪聲分量主要是差模還是共模，通常的測試設備可以用來區分差共模分量，但個人覺得太麻煩，并且測試出來的是相對值，并不一定可以具備指導意義。最簡單的辦法是，在輸入端口并聯一個X電容，幾十nF到幾百nF，如果所關心的頻段測試通過了，就說明噪聲的干擾主要是差模干擾，或者更準確地說，通過壓低差模分量，就一定能夠搞定問題。

至于差模分量改怎么壓下來，無非兩種方案，一是加強差模濾波，二是源頭上降低差模噪聲，下面針對典型的設計來分析解決方案。

上圖是小功率無PFC反激電源適配器典型應用下的部分原理圖，其中第三個框內所示的器件是差模噪聲的源頭：1）流過變壓器的電流 2）流過RCD吸收回路的電流，對于一般設計，漏感通常控制得比較小，前者是差模電流主要貢獻者。

第一個框和第二個框都起到了差模濾波的作用，第一個框利用X電容和共模電感的差模分量來做差模濾波，第二個框則利用差模電感和兩個儲能電解電容作π型濾波。典型應用下，兩種一般不會同時出現，即典型應用通常有如下兩種：

第一種應用下，一部分差模電流被儲能電容吸收后，其余分量全部依賴共模電感Lcm和X電容Cx濾除，這種設計通常應用于要求傳導EMI接地測試的場合，Lcm感量比較大，對應的差模分量也比較大，從濾波角度壓低差模分量的措施有三種：1）降低儲能電容C1的ESR和ESL；2）加大X電容Cx容量；3）加大差模電感Lcm的差模分量。

第一種措施受制于電解電容本身特性，發揮空間不大，第二種措施受制于空間尺寸、待機功耗（更大的X電容需要更小的放電電阻）等，第三種方案發揮空間相對大。我們可以通過同時增加共模感量（使用磁導率更高的磁環、使用尺寸更大的磁環以及增加繞組匝數）的方式來增加差模分量，也可以通過適當降低共模感量的方式來提升差模感量，簡單的辦法是：對于環形的共模電感，可以在兩個繞組中間插入一塊矽鋼片，為磁環提供一個產生差模磁通的通路，這種方案不會增加尺寸，也幾乎不增加成本，缺點是會犧牲一定的共模感量，但通常應用下，共模感量的余量是比較充裕的。

第二種應用下，差模電流完全依賴儲能電容和差模電感，總體來講，這種設計對于差模分量的濾波能力是很強的，成本也比較低廉，因為差模電感可以使用廉價的工字電感。這種設計主要問題有兩個：1）電解電容ESR的特性會導致低溫和常溫下差模濾波效果不佳，而高溫或老化一段時間后裕量會變得充足；2）這種設計增加了C1的浪涌電流壓力，也增加了C2的紋波電流壓力。由于用于儲能的電解電容容量被分配到差模電感兩端，當浪涌測試時，絕大多數浪涌電流都被C1吸收，導致C1失效概率增加；另一方面，絕大多數高頻分量的紋波電流都被C2吸收，導致正常工作下C2溫升會顯著高于C1，C2壽命受到影響。

盡管存在上述問題，但利用儲能電容構成π型濾波的方式由于差模濾波效果好，無需X電容，成本低，仍然廣泛應用在小功率電源適配器產品中。解決上述問題的另一種方法是將C2換成低容量的耐紋波電流能力強的薄膜電容，這樣在不降低差模濾波能力的前提下，可以使用大容量的C1增強浪涌電流耐受能力。

如果是PFC橋后的CLC，幾百W都有這樣用的，無PFC的CLC，用到大幾十W沒問題，只是大功率的一般要求輸出接地，輸入有大共模，通常會用大共模的差模分量來濾差模噪聲。

以上的措施，全部是從濾波的角度來壓低差模分量，除此之外，從噪聲源頭想想辦法，也是可以的。

對于反激電源適配器，差模分量主要來自于開關頻率的紋波電流，對于CCM的方案，可以適當增加感量，或者適當提升頻率來增加CCM深度達到降低紋波電流的目的。

另外，從測試角度，我們則可以通過降頻來避開第一個進入傳導測試頻段的基波/二次諧波/三次諧波等，常用的電源控制IC通常考慮到了這一點，通過設計工作頻率在65KHz（即考慮誤差后的二次諧波仍不會進入傳導測試頻段）或者130KHZ（即考慮誤差后的開關頻率不會進入傳導測試頻段）。
5V2A電源適配器如果不需要輸出接地測emi，共模肯定是不需要的，加了算是過設計

接下來開始談傳導的共模噪聲問題了。

傳導共模噪聲個人總結通常有幾種路徑：
1）開關動點高的dv/dt直接耦合到輸入L/N線
2）開關動點高的dv/dt從原邊側與地平面產生耦合
3）開關動點高的dv/dt通過變壓器耦合到副邊，進而從副邊輸出耦合到地平面
4）開關回路高的di/dt產生磁場，耦合到輸入L/N線

以上的地平面指的是大地，以上的前三種均為電場耦合，傳遞路徑是寄生電容；第四種為磁場耦合。

我們可以總結出針對電源適配器EMC/EMI的主要幾個控制技術是,接地方式,電路措施,EMI濾波,元器件選擇、屏蔽和PCB板抗干擾設計等方面,如果能正確合理的對這些問題進行解決,那也就是在源頭解決了電源適配器的電磁干擾和電磁兼容這個問題。

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