EMI及其抑制方法

EMI翻译成中文就是电磁干扰。其实所有的电器设备,都会有电磁干扰。只不过严重程度各有不同。电磁干扰会影响各种电器设备的正常工作,会干扰通信数据的正常传递,虽然对人体的伤害尚无定论,但是普遍认为对人体不利。所以很多国家和地区对电器的电磁干扰程度有严格的规定。当然电源也不例外的,所以我们有理由好好了解EMI以及其抑制方法。
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首先EMI 有三个基本面
噪音源:发射干扰的源头。 如同传染病的传染源
耦合途径:传播干扰的载体。 如同传染病传播的载体,食物,水,空气…….
接收器:被干扰的对象。 被传染的人。

缺少一样,电磁干扰就不成立了。所以,降低电磁干扰的危害,也有三种办法:
1. 从源头抑制干扰。
2.切断传播途径
3.增强抵抗力,这个就是所谓的EMC(电磁兼容)

先解释几个名词:
传导干扰:也就是噪音通过导线传递的方式。
辐射干扰:也就是噪音通过空间辐射的方式传递。
差模干扰:由于电路中的自身电势差,电流所产成的干扰,比如火线和零线,正极和负极。
共模干扰:由于电路和大地之间的电势差,电流所产生的干扰。
通常我们去实验室测试的项目:
传导发射:测试你的电源通过传导发射出去的干扰是否合格。
辐射发射:测试你的电源通过辐射发射出去的干扰是否合格。
传导抗扰:在具有传导干扰的环境中,你的电源能否正常工作。
辐射抗扰:在具有辐射干扰的环境中,你的电源能否正常工作。

稍微总结一下,如果从源头来抑制EMI。
1.对于开关频率的选择,比如传导测试150K-30M,那么在条件容许的情况下,可选择130K之类的开关频率,这样基波频率可以避开测试。
2.采用频率抖动的技术。频率抖动可以分散能量,对低频段的EMI有好处。
3.适当降低开关速度,降低开关速度,可以降低开关时刻的di/dt,dv/dt。对高频段的EMI有好处。
4.采用软开关技术,比如PSFB,AHB之类的ZVS可以降低开关时刻的di/dt,dv/dt。对高频段的EMI有好处。而LLC等谐振技术,可以让一些波形变成正弦波,进一步降低EMI。
5.对一些振荡尖峰做吸收,这些管子上的振荡,往往频率很高,会发射很大的EMI.
6.采用反向恢复好的二极管,二极管的反向恢复电流,不但会带来高di/dt.还会和漏感等寄生电感共同造成高的dv/dt.

对电源来说,所有的传导干扰都会通过输入线,传递到测试接收器。
那么这些干扰如何传递到接收器的?又要如何来阻挡这些干扰传递到接收器呢?
先来看差模的概念,差模电流很容易理解,如下图,
差模电流在输入的火线和零线(或者正线到负线)之间形成回路,用基尔霍夫定理可以很容易理解,两条线上的电流完全相等。
而这个差模电流除了包含电网频率(或者直流)的低频分量之外,还有开关频率的高频电流,如果开关频率的电流不是正弦的,那么必然还有其谐波电流。
现在以最简单的,具有PFC功能的DCM 反激电源为例子,(如上图)
其输入线上的电流如下:
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如将其放大:
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可以看到电流波形为,众多三角波组成,但是其平均值为工频的正弦。那么讲输入电流做傅立叶分析,可以得到:
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可以看到,除了100Khz开关频率的基波之外,还有丰富的谐波。继续分析到更高频率,可以看到:
这里写图片描述

如果不加处理,光差模电流就可以让传导超标。
那么如何,来阻挡这些高频电流呢?最简单有效的,就是加输入滤波器。

例子1,在输入端加一个RC滤波器:
在对输入电流做傅立叶分析:
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可以看到高频谐波明显下降
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如果加LC滤波器:
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对输入电流做分析:
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可以看到滤泡效果更好,但是在低频点却有处更高了。这个主要是LC滤波器谐振导致。
而实际 电路中,由于各种阻抗的存在。LC不太容易引起谐振,但是也会偶尔发生。
如果在传导测试中发现低频段,有非开关频率倍频的地方超标,可以考虑是否滤波器谐振。

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