隨著AC-DC電源模塊的廣泛應(yīng)用，在高功率密度電源設(shè)計(jì)中，除了滿足空間限制、熱性能、功能性以外，還有保證電磁干擾EMI必須低。下面淺談下電源模塊EMI設(shè)計(jì)整改策略。

 

傳導(dǎo)部分：1MHZ內(nèi)以差模干擾為主。

1、150KHZ-1MHz，以差模為主，1-5MHz，差模和共模共同起作用，5MHz 以后基本上是共模。差模干擾的分容性藕合和感性藕合。一般1MHZ以上的干擾是共模，低頻段是差摸干擾。用一個(gè)電阻串個(gè)電容后再并到Y電容的引腳上，用示波器測(cè)電阻兩引腳的電壓可以估測(cè)共模干擾。

2、保險(xiǎn)過(guò)后加差模電感或電阻。

3、小功率電源可采用PI型濾波器處理（建議靠近變壓器的電解電容可選用較大些）。

4、前端的π型EMI零件中差模電感只負(fù)責(zé)低頻EMI，體積別選太大（DR8太大，能用電阻型式或DR6更好）否則幅射不好過(guò)，必要時(shí)可串磁珠，因?yàn)楦哳l會(huì)直接飛到前端不會(huì)跟著線走。

5、傳導(dǎo)冷機(jī)時(shí)在0.15-1MHZ超標(biāo)，熱機(jī)時(shí)就有7DB余量。主要原因是初級(jí)BULK電容DF值過(guò)大造成的，冷機(jī)時(shí)ESR比較大，熱機(jī)時(shí)ESR比較小，開(kāi)關(guān)電流在ESR上形成開(kāi)關(guān)電壓，它會(huì)壓在一個(gè)電流LN線間流動(dòng)，這就是差模干擾。解決辦法是用ESR低的電解電容或者在兩個(gè)電解電容之間加一個(gè)差模電感。

6、測(cè)試150KHZ總超標(biāo)的解決方案：加大X電容看一下能不能下來(lái)，如果下來(lái)了說(shuō)明是差模干擾。如果沒(méi)有太大作用那么是共模干擾，或者把電源線在一個(gè)大磁環(huán)上繞幾圈， 下來(lái)了說(shuō)明是共模干擾。如果干擾曲線后面很好，就減小Y電容，看一下布板是否有問(wèn)題，或者在前面加磁環(huán)。

7、可以加大PFC輸入部分的單繞組電感的電感量。

8、PWM線路中的元件將主頻調(diào)到60KHZ左右。

9、用一塊銅皮緊貼在變壓器磁芯上。

10、共模電感的兩邊感量不對(duì)稱，有一邊匝數(shù)少一匝也可引起傳導(dǎo)150KHZ-3MHZ超標(biāo)。

11、一般傳導(dǎo)產(chǎn)生有兩個(gè)主要的點(diǎn)是200K和20M左右，這幾個(gè)點(diǎn)也體現(xiàn)了電路的性能。200K左右主要是漏感產(chǎn)生的尖刺，20M左右主要是電路開(kāi)關(guān)的噪聲。處理不好變壓器會(huì)增加大量的輻射，加屏蔽都沒(méi)用，輻射過(guò)不了。

12、將輸入BUCK電容改為低內(nèi)阻的電容。

13、對(duì)于無(wú)Y-CAP電源，繞制變壓器時(shí)先繞初級(jí)，再繞輔助繞組并將輔助繞組密繞靠一邊，后繞次級(jí)。

14、將共模電感上并聯(lián)一個(gè)幾K到幾十K電阻。

15、將共模電感用銅箔屏蔽后接到大電容的地。

16、在PCB設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)將共模電感和變壓器隔開(kāi)一點(diǎn)以免互相干擾。

17、保險(xiǎn)套磁珠。

18、三線輸入的將兩根進(jìn)線接地的Y電容容量從2.2nF減小到471。

19、對(duì)于有兩級(jí)濾波的可將后級(jí)0.22uFX電容去掉（有時(shí)前后X電容會(huì)引起震蕩） 。

20、對(duì)于π型濾波電路有一個(gè)BUCK電容躺倒放在PCB上且靠近變壓器此電容對(duì)傳導(dǎo)150KHZ-2MHZ的L通道有干擾，改良方法是將此電容用銅泊包起來(lái)屏蔽接到地，或者用一塊小的PCB將此電容與變壓器和PCB隔開(kāi)?；蛘邔㈦娙萘⑵饋?lái)， 也可以用一個(gè)小電容代替。

21、對(duì)于π型濾波電路有一個(gè)BUCK電容躺倒放在PCB上且靠近變壓器此電容對(duì)傳導(dǎo)150KHZ-2MHZ的L通道有干擾，改良方法是將此電容用一個(gè)1uF/400V或者說(shuō)0.1uF/400V電容代替，將另外一個(gè)電容加大。

22、將共模電感前加一個(gè)小的幾百uH差模電感。

23、將開(kāi)關(guān)管和散熱器用一段銅箔包繞起來(lái)，并且銅箔兩端短接在一起，再用一根銅線連接到地。

24、將共模電感用一塊銅皮包起來(lái)再連接到地。

25、將開(kāi)關(guān)管用金屬套起來(lái)連接到地。

26、加大X2電容只能解決150K左右的頻段，不能解決20M以上的頻段，只有在電源輸入加以一級(jí)鎳鋅鐵氧體黑色磁環(huán)，電感量約50uH-1mH。

27、在輸入端加大X電容。

28、加大輸入端共模電感。

29、將輔助繞組供電二極管反接到地。

30、將輔助繞組供電濾波電容改用瘦長(zhǎng)型電解電容或者加大容量。

31、加大輸入端濾波電容。

32、150KHZ-300KHZ和20MHZ-30MHZ這兩處傳導(dǎo)都不過(guò)，可在共模電路前加一個(gè)差模電路。也可以看看接地是否有問(wèn)題，該接地的地方一定要加強(qiáng)接牢，主板上的地線一定要理順，不同的地線之間走線一定要順暢不要互相交錯(cuò)的。

33、在整流橋上并電容，當(dāng)考慮共模成分時(shí)，應(yīng)該鄰角并電容，當(dāng)考慮差模成分時(shí)，應(yīng)該對(duì)角并電容。

34、加大輸入端差模電感。

 

1MHZ~5MHZ為差模共?；旌?/span>，采用輸入端并聯(lián)一系列X電容來(lái)濾除差摸干擾并分析出是哪種干擾超標(biāo)并加以解決。

1、對(duì)于差模干擾超標(biāo)可調(diào)整X電容量，添加差模電感器，調(diào)差模電感量。

2、對(duì)于共模干擾超標(biāo)可添加共模電感，選用合理的電感量來(lái)抑制。

3、也可改變整流二極管特性來(lái)處理一對(duì)快速二極管如FR107一對(duì)普通整流二極管1N4007。

4、對(duì)于有Y電容的電源，干擾在1M以前以差模為主，2-5M是差模和共模干擾。對(duì)于NO-Y來(lái)說(shuō)，情況不一樣，1M以前的共模也非常厲害。在前面加很多X電容，濾光差模，改不改變壓器對(duì)差模沒(méi)有影響了，如果還有變化，就是共模了。差共模分離的方法是在AC輸入端加很多X電容，從小到大，這樣可以把差模濾去，剩下的就是共模了，再與總的噪音相比較，就能看出差模的大小。

5、繞制變壓器時(shí)將所有同名端放在一邊，可降低1.0MHZ-5.0MHZ傳導(dǎo)干擾。

6、對(duì)于小功率用兩個(gè)差模電感，減少差模電感匝數(shù)可降低傳導(dǎo)1.2MHZ干擾。

7、加大Y電容，可降低傳導(dǎo)中段1MHZ-5MHZ干擾。

8、對(duì)于無(wú)Y電容的開(kāi)關(guān)電源模塊EMI在1MHZ-6MHZ超標(biāo)，如加了Y電容后EMI降下來(lái)了的話，就可在變壓器初次級(jí)間加多幾層膠紙。

9、將MOS管散熱片接MOS管S極。

10、在輸入端濾波電容上并聯(lián)小容量高壓瓷片或者高壓貼片電容。

 

5M~20MHZ以共摸干擾為主，采用抑制共摸的方法。

1、對(duì)于外殼接地的，在地線上用一個(gè)磁環(huán)串繞2-3圈會(huì)對(duì)10MHZ以上干擾有較大的衰減作用。

2、可選擇緊貼變壓器的鐵芯粘銅箔，銅箔要閉環(huán)。

3、處理后端輸出整流管的吸收電路和初級(jí)大電路并聯(lián)電容的大小。

4、在變壓器初級(jí)繞組上用一根很細(xì)的三重絕緣線并繞一個(gè)屏蔽繞組，屏蔽繞組的一端接電源端另外一端通過(guò)一個(gè)電容接到地。

5、可將共模電感改為一邊匝數(shù)比另一邊多一匝，另其有差模的作用。

6、將開(kāi)關(guān)管D極加一小散熱片且必需接高壓端的負(fù)極，變壓器的初級(jí)起始端連接到MOS管D極。

7、將次級(jí)的散熱片用一個(gè)102的Y電容接到初級(jí)的L/N線， 可降低導(dǎo)干擾。

8、如果加大Y電容傳導(dǎo)干擾下來(lái)了，則可以改變變壓器繞法來(lái)改良，可在初次級(jí)間加多幾層膠帶。如果加大Y電容傳導(dǎo)干擾未改善，就要改電路可改好不必改變壓器繞法。

9、將變壓器電感量適當(dāng)加大，可降低RCC開(kāi)關(guān)電源模塊在半載時(shí)的傳導(dǎo)干擾。

10、用變壓器次級(jí)輔助繞組來(lái)屏蔽初級(jí)主繞組，比用變壓器初級(jí)輔助繞組來(lái)屏蔽初級(jí)主繞組，傳導(dǎo)整體要好得多。

11、傳導(dǎo)整體超標(biāo)，用示波器看開(kāi)關(guān)管G和D極波形都有重疊的現(xiàn)象，光藕供電電阻從輸出濾波共模電感下穿過(guò)接輸出正極改接不從大電流下穿過(guò)后一切OK。

12、在輸入端L線和N線各接一681/250V的Y電容，Y電容另外一端接次級(jí)地。

13、將次級(jí)的輔助繞組用來(lái)屏蔽初級(jí)主繞組，可降低傳導(dǎo)3-15MHZ干擾。用次級(jí)的輔助繞組來(lái)屏蔽初級(jí)主繞組，比用初級(jí)的輔助繞組來(lái)屏蔽初級(jí)主繞組傳導(dǎo)要好得多。

14、在PCB板底層放一層銅片接初級(jí)大電容負(fù)極。

15、將整個(gè)電源用一塊銅片包起來(lái)， 銅片接初級(jí)大電容負(fù)極。

16、減小Y電容容量。

 

20~30MHZ整改策略

1、對(duì)于一類產(chǎn)品可以采用調(diào)整對(duì)地Y2電容量或改變Y2電容位置。

2、調(diào)整一二次側(cè)間的Y1電容位置及參數(shù)值。

3、在變壓器外面包銅箔，變壓器最里層加屏蔽層，調(diào)整變壓器的各繞組的排布。

4、改變PCB LAYOUT。

5、輸出線前面接一個(gè)雙線并繞的小共模電感。

6、在輸出整流管兩端并聯(lián)RC濾波器且調(diào)整合理的參數(shù)。

7、在變壓器與MOSFET之間加磁珠。

8、在變壓器的輸入電壓腳加一個(gè)小電容。

9、可以用增大MOS驅(qū)動(dòng)電阻。

10、可能是電子負(fù)載引起的，可改用電阻負(fù)載。

11、可將MOS管D端對(duì)地接一個(gè)101的電容。

12、可將輸出整流二極管換一個(gè)積電容小一點(diǎn)的。

13、可將輸出整流二極管的RC回路去掉。

14、將輸入端加兩個(gè)Y電容對(duì)地，可降低傳導(dǎo)25MHZ-30MHZ干擾。

15、緊貼變壓器的磁芯上加一銅皮，銅皮連接到地。

16、傳導(dǎo)后段25MHZ超標(biāo)可在輸出端加共模電感，也可在開(kāi)關(guān)管源極檢測(cè)電阻上套一長(zhǎng)的導(dǎo)磁力合適的磁珠。

 

輻射部分：30~50MHZ普遍是MOS管高速開(kāi)通關(guān)斷引起。

1、可以用增大MOS驅(qū)動(dòng)電阻。

2、RCD緩沖電路采用1N4007慢管。

3、VCC供電電壓用1N4007慢管來(lái)解決。

4、或者輸出線前端串接一個(gè)雙線并繞的小共模電感。

5、在MOSFET的D-S 腳并聯(lián)一個(gè)小吸收電路。

6、在變壓器與MOSFET之間加BEAD CORE。

7、在變壓器的輸入電壓腳加一個(gè)小電容。

8、PCB心LAYOUT時(shí)大電解電容，變壓器，MOS構(gòu)成的電路環(huán)盡可能的小。

9、變壓器，輸出二極管，輸出平波電解電容構(gòu)成的電路環(huán)盡可能的小。

 

50~100MHZ普遍是輸出整流管反向恢復(fù)電流引起。

1、可以在整流管上串磁珠。

2、調(diào)整輸出整流管的吸收電路參數(shù)。

3、可改變一二次側(cè)跨接Y電容支路的阻抗，如PIN腳處加BEAD CORE或串接適當(dāng)?shù)碾娮?/span>。

4、也可改變MOSFET，輸出整流二極管的本體向空間的輻射（如鐵夾卡MOSFET，鐵夾卡DIODE，改變散熱器的接地點(diǎn)）。

5、增加屏蔽銅箔抑制向空間輻射200MHZ 以上開(kāi)關(guān)電源模塊已基本輻射量很小，一般可過(guò)EMI 標(biāo)準(zhǔn)。

 

總結(jié)：

有外部構(gòu)造的屏蔽處理，內(nèi)外部的電纜線處理，PCB布線處理。開(kāi)關(guān)電源振蕩頻率的選擇，IC型號(hào)的選擇，磁性材料頻率和帶寬的選擇。變壓器的選型、繞法和設(shè)計(jì)以及散熱器的接地方式處理。

 

開(kāi)關(guān)電源的設(shè)計(jì)具有挑戰(zhàn)性，需要豐富的經(jīng)驗(yàn)，而電源模塊有利于減少設(shè)計(jì)布局的錯(cuò)誤，縮減產(chǎn)品研發(fā)時(shí)間，在滿足EMI特性上，是開(kāi)關(guān)電源的理想選擇。