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。用一個電阻串個電容后再并到Y電容的引腳上，用示波器測電阻兩引腳的電壓可以估測共模干擾。

2、保險過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，必要時可串磁珠，因?yàn)楦哳l會直接飛到前端不會跟著線走。

5、傳導(dǎo)冷機(jī)時在0.15-1MHZ超標(biāo)，熱機(jī)時就有7DB余量。主要原因是初級BULK電容DF值過大造成的，冷機(jī)時ESR比較大，熱機(jī)時ESR比較小，開關(guān)電流在ESR上形成開關(guān)電壓，它會壓在一個電流LN線間流動，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電解電容之間加一個差模電感。

6、測試150KHZ總超標(biāo)的解決方案：加大X電容看一下能不能下來，如果下來了說明是差模干擾。如果沒有太大作用那么是共模干擾，或者把電源線在一個大磁環(huán)上繞幾圈， 下來了說明是共模干擾。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)生有兩個主要的點(diǎn)是200K和20M左右，這幾個點(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左右主要是電路開關(guān)的噪聲。處理不好變壓器會增加大量的輻射，加屏蔽都沒用，輻射過不了。

12、將輸入BUCK電容改為低內(nèi)阻的電容。

13、對于無Y-CAP電源，繞制變壓器時先繞初級，再繞輔助繞組并將輔助繞組密繞靠一邊，后繞次級。

14、將共模電感上并聯(lián)一個幾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)計時應(yīng)將共模電感和變壓器隔開一點(diǎn)以免互相干擾。

17、保險套磁珠。

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、對于有兩級濾波的可將后級0.22uFX電容去掉（有時前后X電容會引起震蕩） 。

20、對于π型濾波電路有一個BUCK電容躺倒放在PCB上且靠近變壓器此電容對傳導(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。或者將電容立起來， 也可以用一個小電容代替。

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

22、將共模電感前加一個小的幾百uH差模電感。

23、將開關(guān)管和散熱器用一段銅箔包繞起來，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再連接到地。

25、將開關(guān)管用金屬套起來連接到地。

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，可在共模電路前加一個差模電路。也可以看看接地是否有問題，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的。

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

34、加大輸入端差模電感。

 

1MHZ~5MHZ為差模共模混合，采用輸入端并聯(lián)一系列X電容來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、對于共模干擾超標(biāo)可添加共模電感，選用合理的電感量來抑制。

3、也可改變整流二極管特性來處理一對快速二極管如FR107一對普通整流二極管1N4007。

4、對于有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。對于NO-Y來說，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，改不改變壓器對差模沒有影響了，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、繞制變壓器時將所有同名端放在一邊，可降低1.0MHZ-5.0MHZ傳導(dǎo)干擾。

6、對于小功率用兩個差模電感，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、對于無Y電容的開關(guān)電源模塊EMI在1MHZ-6MHZ超標(biāo)，如加了Y電容后EMI降下來了的話，就可在變壓器初次級間加多幾層膠紙。

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、對于外殼接地的，在地線上用一個磁環(huán)串繞2-3圈會對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大電路并聯(lián)電容的大小。

4、在變壓器初級繞組上用一根很細(xì)的三重絕緣線并繞一個屏蔽繞組，屏蔽繞組的一端接電源端另外一端通過一個電容接到地。

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，變壓器的初級起始端連接到MOS管D極。

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

8、如果加大Y電容傳導(dǎo)干擾下來了，則可以改變變壓器繞法來改良，可在初次級間加多幾層膠帶。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開關(guān)電源模塊在半載時的傳導(dǎo)干擾。

10、用變壓器次級輔助繞組來屏蔽初級主繞組，比用變壓器初級輔助繞組來屏蔽初級主繞組，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接輸出正極改接不從大電流下穿過后一切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地。

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

14、在PCB板底層放一層銅片接初級大電容負(fù)極。

15、將整個電源用一塊銅片包起來， 銅片接初級大電容負(fù)極。

16、減小Y電容容量。

 

20~30MHZ整改策略

1、對于一類產(chǎn)品可以采用調(diào)整對地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小電容。

9、可以用增大MOS驅(qū)動電阻。

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端對地接一個101的電容。

12、可將輸出整流二極管換一個積電容小一點(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Y電容對地，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，也可在開關(guān)管源極檢測電阻上套一長的導(dǎo)磁力合適的磁珠。

 

輻射部分：30~50MHZ普遍是MOS管高速開通關(guān)斷引起。

1、可以用增大MOS驅(qū)動電阻。

2、RCD緩沖電路采用1N4007慢管。

3、VCC供電電壓用1N4007慢管來解決。

4、或者輸出線前端串接一個雙線并繞的小共模電感。

5、在MOSFET的D-S 腳并聯(lián)一個小吸收電路。

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小電容。

8、PCB心LAYOUT時大電解電容，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 以上開關(guān)電源模塊已基本輻射量很小，一般可過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。開關(guān)電源振蕩頻率的選擇，IC型號的選擇，磁性材料頻率和帶寬的選擇。變壓器的選型、繞法和設(shè)計以及散熱器的接地方式處理。

 

開關(guān)電源的設(shè)計具有挑戰(zhàn)性，需要豐富的經(jīng)驗(yàn)，而電源模塊有利于減少設(shè)計布局的錯誤，縮減產(chǎn)品研發(fā)時間，在滿足EMI特性上，是開關(guān)電源的理想選擇。