什么是EMI（電磁干擾）？開關(guān)電源外部EMI的來源？

什么是EMI（電磁干擾）？

EMI是Electromagnetic Interference 的簡稱，通常指電子產(chǎn)品工作時(shí)對(duì)周邊電子產(chǎn)品產(chǎn)生干擾的現(xiàn)象，通常分為傳導(dǎo)干擾和 輻射干擾 。傳導(dǎo)干擾是指干擾信號(hào)通過導(dǎo)電介質(zhì)或公共電源線互相產(chǎn)生干擾， CE認(rèn)證中的傳導(dǎo)干擾掃瞄測試頻率為 9KHz-30MHz 。

輻射干擾是指通過空間耦合把干擾信號(hào)傳給另一個(gè)電網(wǎng)絡(luò)或電子設(shè)備，CE認(rèn)證中的空間輻射干擾掃瞄測試頻率為 30MHz-1GHz 。

EMI的危害？

從各國家組織制定并強(qiáng)制實(shí)行的相關(guān)認(rèn)證可以看出EMI危害的嚴(yán)重性。首先EMI會(huì)影響電子終端設(shè)備的性能，嚴(yán)重的會(huì)導(dǎo)致其不能正常工作。EMI進(jìn)入電網(wǎng)，會(huì)引起嚴(yán)重的諧波污染，對(duì)電網(wǎng)上其他電器造成干擾。

由EMI導(dǎo)致的電子、電氣設(shè)備高壓擊穿或燒毀，并由此導(dǎo)致的周圍物品的嚴(yán)重?fù)p害，會(huì)帶來巨大的經(jīng)濟(jì)損失或人員傷亡。EMI也會(huì)對(duì)人體造成一定危害。

開關(guān)電源內(nèi)部EMI的來源？

開關(guān)電源開關(guān)速度越快，其開關(guān)損耗就越低，但也因此產(chǎn)生了較高的du/dt（開關(guān)管驅(qū)動(dòng)電壓、漏源電壓），由其導(dǎo)致的尖峰電壓會(huì)帶來EMI干擾。該EMI干擾帶寬較寬，且具有一定幅度，可通過傳導(dǎo)和輻射的方式污染周圍電磁環(huán)境。

除了 開關(guān)管的快速開關(guān) ， 輸出整流二極管的反向恢復(fù)電流 （di/dt）、 工頻整流濾波使用的大電容充放電 （di/dt）帶來的浪涌電流也會(huì)造成開關(guān)電源中的EMI干擾。不難發(fā)現(xiàn)，高du/dt、di/dt會(huì)讓其電壓、電流波形接近矩形波。

由傅里葉級(jí)數(shù)可知，方波信號(hào)實(shí)際可展開為一系列正弦波信號(hào)的和，其中基波頻率是交流信號(hào)周期的倒數(shù)，諧波頻率是基波頻率的奇數(shù)倍。同時(shí)，兩倍脈沖邊沿上升時(shí)間或下降時(shí)間的倒數(shù)決定了邊沿引起的頻率分量的頻率值，典型值在MHz范圍。上述頻率分量、諧波就是EMI干擾的實(shí)際來源。

開關(guān)電源外部EMI的來源？

通過電網(wǎng)傳輸來的共模和差模噪聲、外部電磁輻射。共模干擾為任何載流導(dǎo)體與參考地之間的不希望存在的電位差；差模干擾為任何兩個(gè)載流導(dǎo)體之間的不希望存在的電位差。

電磁兼容的三要素是干擾源、耦合通路和敏感體，抑制以上任何一項(xiàng)都可以減少電磁干擾的問題。

功率因數(shù)校正技術(shù)（PFG）可使電流波形校正成近似的正弦波，降低電流諧波含量，改善橋式整流電容濾波電路的輸入特性，同時(shí)提高開關(guān)電源的功率因數(shù)。

減慢開關(guān)管開關(guān)速度，同時(shí)保證不（過分）影響開關(guān)開關(guān)損耗，可有效降低快速開關(guān)帶來的EMI干擾。

軟開關(guān)技術(shù)可減小開關(guān)器件損耗、改善開關(guān)器件電磁兼容特性。由于開關(guān)器件的快速開關(guān)會(huì)帶來EMI干擾，軟開關(guān)技術(shù)使開關(guān)管在零電壓、零電流時(shí)進(jìn)行開關(guān)轉(zhuǎn)換，從而有效抑制電磁干擾。

緩沖電路可吸收開關(guān)管或高頻變壓器初級(jí)線圈兩端的尖峰電壓。

通過在輸出管上串聯(lián)一個(gè)飽和電感可抑制反向恢復(fù)電流的大幅變化，從而改善輸出整流二極管的反向恢復(fù)問題。

濾波器可濾除電源線干擾，其對(duì)差模、共模干擾都應(yīng)有較強(qiáng)的抑制作用。

改進(jìn)繞制工藝和結(jié)構(gòu)，增加繞組之間的絕緣，采用法拉第屏蔽等方法減小繞組間的分布電容，從而切斷共模干擾的傳輸路徑。

屏蔽可以有效抑制輻射噪聲，可使用導(dǎo)電性良好的材料對(duì)電場進(jìn)行屏蔽，用磁導(dǎo)率高的材料對(duì)磁場進(jìn)行屏蔽。

對(duì)于芯片設(shè)計(jì)者來說，似乎只能在開關(guān)管開關(guān)速度、開關(guān)器件最佳開關(guān)條件、版圖優(yōu)化減小分布電容等方向入手了。