反激式開關(guān)電源EMI設(shè)計(jì)與整改（1）
1.EMI法規(guī)及測(cè)試規(guī)范
全電磁兼容性是指設(shè)備或系統(tǒng)在其電磁環(huán)境中符合要求運(yùn)行并不對(duì)其環(huán)境中的任何設(shè)備產(chǎn)生無(wú)法忍受的電磁干擾的能力。電源對(duì)外部干擾(EMI)適用表1標(biāo)準(zhǔn)。
表1 EMI標(biāo)準(zhǔn)
電源對(duì)外部干擾的免疫能力(EMS)適用表2標(biāo)準(zhǔn)。
表2 EMS標(biāo)準(zhǔn)
EMI與EMS存在密切關(guān)系，本文主要討論射頻的傳導(dǎo)與輻射，其頻率測(cè)試范圍為150k-1GHz，最新標(biāo)準(zhǔn)EN55032明確規(guī)定了110Vac、230Vac兩檔測(cè)試電壓，EMI測(cè)試方法及限值分別如下圖所示。
圖1 傳導(dǎo)測(cè)試方法與限值
圖2 輻射測(cè)試方法與限值
可見，傳導(dǎo)測(cè)試是有路徑的，干擾通過(guò)傳導(dǎo)電流或位移電流傳至LISN；而輻射測(cè)試并無(wú)路徑，干擾是通過(guò)空間交變電磁場(chǎng)來(lái)傳播。
2.反激變換器時(shí)頻域分析方法
分段線性化為開關(guān)變換器的時(shí)域分析方法，如圖3所示，反激變換器可分為四段分析。
T1磁化模態(tài)
Tr傳輸模態(tài)
T2消磁模態(tài)
T3振蕩模態(tài)
圖3 反激變換器四段工作模態(tài)
在一個(gè)開關(guān)周期結(jié)束時(shí)，變壓器儲(chǔ)存的能量尚未釋放完畢，沒(méi)有T3振蕩模態(tài)，定義為連續(xù)導(dǎo)電模式(CCM)，否則稱之為不連續(xù)導(dǎo)電模式(DCM)。
傅里葉變換為開關(guān)變換器的頻域分析方法，分連續(xù)傅里葉變換和離散傅里葉變換，分別定義如下：
反激變換器主開關(guān)管的時(shí)頻域仿真波形如圖4所示。
(a) Vds時(shí)域波形
（b）Vds頻譜分布
圖4 反激變換器CCM與DCM時(shí)頻域波形
可見，開關(guān)波形的頻譜分量是以開關(guān)頻率的整數(shù)倍為中心展開且幅值隨工作模式變化明顯；工作模式是導(dǎo)致110Vac和230Vac的EMI測(cè)試結(jié)果差異的主要原因。
3.EMI理論基礎(chǔ)與整改措施
麥克斯韋方程組是分析EMI的理論基礎(chǔ)，高斯電場(chǎng)和磁場(chǎng)定律描述了電場(chǎng)和磁場(chǎng)的性質(zhì)：電磁是不完全對(duì)稱的，不存在磁單極子卻存在單一電荷，有N就有S，磁場(chǎng)線是閉合的。法拉第電磁感應(yīng)定律揭示出變化的磁場(chǎng)產(chǎn)生電場(chǎng)。安培-麥克斯韋定律指出了傳導(dǎo)電流和位移電流的存在，其中位移電流是電場(chǎng)隨時(shí)間變化產(chǎn)生的電流，是傳導(dǎo)定量分析的基礎(chǔ)。
根據(jù)干擾信號(hào)在開關(guān)電源中的傳播路徑可分為差模干擾與共模干擾：差模干擾是指L線與N線之間的干擾，而共模干擾是指L線或N線對(duì)PE之間的干擾。
反激式開關(guān)電源的EMI整改措施歸納如下，我們將在后兩期為大家深入探討。
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