三、針對高頻開關電源電磁騷擾的電磁兼容設計

（1）開關電源入口加電源濾波器，抑制開關電源所產(chǎn)生的高次諧波。

（2）輸入輸出電源線上加鐵氧體磁環(huán)，一方面抑制電源線內(nèi)的高頻共模，另一方面減小通過電源線輻射的騷擾能量。

（3）電源線盡可能靠近地線，以減小差模輻射的環(huán)路面積；把輸入交流電源線和輸出直流電源線分開走線，減小輸入輸出間的電磁耦合；信號線遠離電源線，靠近地線走線，并且走線不要過長，以減小回路的環(huán)面積；PCB板上的線條寬度不能突變，拐角采用圓弧過渡，盡量不采用直角或尖角。

（4）對芯片和MOS開關管安裝去耦電容，其位置盡可能地靠近并聯(lián)在器件的電源和接地管腳。

（5）由于接地導線存在Ldi/dt，PCB板和機殼間接地采用銅柱連接，對不適合用銅柱連接的采用較粗的導線，并就近接地。

（6）在開關管以及輸出整流二極管兩端加RC吸收電路，吸收浪涌電壓。

四、高頻開關電源電磁騷擾測試曲線

在3m法電波暗室對試驗樣機進行測試，其L、N線的傳導騷擾檢測曲線如圖2、3所示，輻射騷擾的垂直極化掃描曲線如圖4、5所示。

根據(jù)鐵路客運專線標準規(guī)定，傳導騷擾限值和輻射騷擾限值如表1、2所示。

本開關電源 通過了傳導騷擾的測試，測試波形如圖2、3所示。輻射騷擾高頻段230～1000MHz也測試合格，如圖5所示。只是在30～200MHz頻段范圍內(nèi)的垂直極化指標超標， 超標20dB，如圖4所示。

由測試結果可以看出，通過電磁兼容設計在傳導騷擾抑制方面取得了良好效果，在高頻段輻射騷擾的設計也達到了預期效果，下面還需對在30～200MHz頻段范圍內(nèi)的輻射騷擾進行改進設計。

由圖4可以看出，本開關電源存在輻射騷擾超標的現(xiàn)象，為了抑制電磁騷擾而使用鐵氧體元件，價格便宜，效果明顯。

鐵氧體元件等效電路是電感L和電阻R組成的串聯(lián)電路，L和R都是頻率的函數(shù)。低頻時，R很小，L起主要作用，電磁騷擾被反射而受到抑制；高頻時，R增大，電磁騷擾被吸收并轉換成熱能，使高頻騷擾大大衰減。不同的鐵氧體抑制元件，有不同的 抑制頻率范圍。總之，選擇和安裝鐵氧體元件可參照如下幾條：

（1）鐵氧體的體積越大，抑制效果越好；

（2）在體積一定時，長而細的形狀比短而粗的抑制效果好；

（3）內(nèi)徑越小抑制效果也越好；

（4）橫截面越大，越不易飽和；

（5）磁導率越高，抑制的頻率就越低；

（6）鐵氧體抑制元件應當安裝在靠近騷擾源的地方；

（7）在輸入、輸出導線上安裝時，應盡量靠近屏蔽殼的進、出口處。

根據(jù)上面對高頻開關電源騷擾源和鐵氧體元件的分析，決定在靠近騷擾源的地方套磁珠與磁環(huán)。

圖1a中電容C1的接地端套鐵氧體磁珠（φ3.5×φ1.3×3.5），圖1b中整流二極管D1和D2使用肖特基二極管，其陽極套鐵氧體磁珠（φ3.5×φ1.3×3.5），直流輸出線纜用鐵氧體磁環(huán)（φ13.5×φ7.5×7）繞兩圈且靠近出口處。經(jīng)過處理后重新測試，其掃描曲線如圖6所示。

由此可見，大部分頻段的輻射騷擾已被抑制到標準要求以下，但在頻率81、138、165kHz附近處仍然超標。

根據(jù)對開關電源電磁騷擾源的分析可知，在圖1b電路中高頻變壓器T1也是一個騷擾源。為了阻止高頻變壓器產(chǎn)生的騷擾信號以輻射方式發(fā)射，把變壓器的外殼用屏蔽材料銅箔環(huán)繞一圈構成一回路加以屏蔽，以切斷變壓器通過空間耦合形成的輻射騷擾傳播途徑。

并且為了減少因變壓器側開通時電流瞬間突變產(chǎn)生的di／dt騷擾，在變壓器T1的 側串進1個電感，以減小器件的開通損耗，降低輻射騷擾信號。經(jīng)過整改后，輻射騷擾大大下降，再次對本電源輻射騷擾進行測試，完全達到了標準要求，其測試結果如圖7所示。

五、結語

隨著時代的發(fā)展，越來越多的電子、電氣設備或系統(tǒng)產(chǎn)品都需要進行檢驗檢測，其中EMC測試是必備的檢驗檢測指標之一。但EMC測試項目費用較貴，EMC實驗室造價昂貴，絕大部分測量設備又需要采用進口設備，導致很少檢驗檢測機構有能力建造EMC實驗室。產(chǎn)品的EMC性能是設計階段賦予的，一般電子產(chǎn)品設計時如果不考慮EMC因素，就會很容易導致EMC測試失敗，以致不能通過相關EMC法規(guī)的測試或認證。例如，產(chǎn)品設計研發(fā)工程師們根據(jù)需求，設計出效果良好的濾波電路，置入產(chǎn)品I/O(輸入/輸出）接口的前級，可使因傳導而進入系統(tǒng)的干擾噪聲消除在電路系統(tǒng)的入口處；設計出隔離電路（如變壓器隔離和光電隔離等）解決通過電源線、信號線和地線進入電路的傳導干擾，同時阻止因公共阻抗、長線傳輸而引起的干擾；設計出能量吸收回路，從而減少電路、器件吸收的噪聲能量；通過選擇元器件和合理安排的電路系統(tǒng)，使干擾的影響減少。