現(xiàn)代電力電子系統(tǒng)通常在開關模式下工作，產(chǎn)生了較大的電磁干擾(EMI)，EMI問題一直是電力電子工程師頭疼的問題，解決EMI問題是一項既困難又耗時的工作，本文將介紹EMI是如何產(chǎn)生、傳播以及如何優(yōu)化解決。
常見縮略語：
● EMC(Electromagnetic Compatibility)：電磁兼容性
● EMI(Electromagnetic Interference)：電磁干擾
● EMS(Electromagnetic Susceptibility)：電磁抗擾度
● IEC(International Electrotechnical Commission)：國際電工委員會
● FCC(Federal Communication Commission)：美國聯(lián)邦通信委員會
● CISPR：國際無線電干擾特別委員會
● CE：字母“CE”是法文句子的縮寫，意指歐盟
● CCC(China Compulsory Certificate)：中國強制性產(chǎn)品認證制度，又稱3C認證。
電磁兼容性(EMC)是指設備或系統(tǒng)在電磁環(huán)境中符合要求運行并不對其環(huán)境中的任何設備產(chǎn)生無法忍受的電磁干擾能力，電磁兼容(EMC)包含電磁干擾(EMI)和電磁抗擾度(EMS)。其包含的測試項目如圖1所示。
電磁干擾限制可分為兩個基本應用范疇：
● A類：適用于商業(yè)或工業(yè)裝置環(huán)境，相應限制較為輕松。
● B類：適用于家用或住宅裝置，相應限制較為嚴格。
B類限制約比A類限制低10dB，即發(fā)射振幅之比約為1:3(20×log(3)≈10dB)。市場銷售的產(chǎn)品還需要滿足一些重要的安規(guī)標準。在許多國家，電磁兼容標準和安規(guī)標準統(tǒng)一用一個區(qū)域認證標志來表示，如CE標志即歐洲認證標志，CCC標志即中國強制認證標志。該標志表示產(chǎn)品符合電磁兼容標準和安規(guī)標準。
歷史上普遍接受的國際電磁干擾標準是CISPR-22，美國的電磁干擾標準是FCC，CISPR-22與FCC有所不同，但一般來說如果電源符合CISPR-22標準，那么它也符合FCC標準?？傊瓹ISPR-22標準已經(jīng)成為全世界都遵守的基本標準。汽車上的電磁干擾標準是CISPR-25，相對CISPR22來說CISPR-25標準限制值更低并且額外對FM頻段做了很嚴的限制要求。具體傳導測試限制要求如圖2所示。
所示電磁干擾的輻射測試普遍采用天線接收法測試，相比于CISPR22來說CISPR25額外增加了150KHz ~ 30MHz的輻射測試，這部分測試頻段覆蓋了DCDC的工作頻率范圍，是輻射測試的難點。另外CISPR-25輻射測試采用1M法天線距離更近，測試接收的信號更強。
對于設備來說DCDC開關電源是最常見的噪聲源，而通常又不易受干擾，所以DCDC的EMC問題主要就是EMI問題。以Buck電源為例，DCDC芯片開關過程中產(chǎn)生電壓和電流的變化，包含了較快的di/dt和dv/dt噪聲分量，其開關噪聲不僅包含開關次和倍頻頻率段的噪聲，另外其開關速度越低，高頻噪聲分量衰減越大。噪聲分為差模噪聲和共模噪聲，差模噪聲是LN線之間的電位差，共模噪聲是待測零部件的LN線和參考地之間的電位差。DCDC電源EMI主要來源于電流和電壓跳變，通過共模和差模的形式耦合到接收器上。
所示是Buck開關電源的噪聲產(chǎn)生和耦合路徑，從傳導路徑來說開關節(jié)點產(chǎn)生的差模干擾通過輸入電容濾波后會直接傳到輸入端，共模干擾通過開關節(jié)點對地的耦合再通過LISN端檢測到。從輻射的路徑來看主要是差模的功率電流回路產(chǎn)生的，當然共模干擾也會產(chǎn)生部分輻射干擾。因此在設計電路時減小功率開關電流回路對傳導輻射干擾有很大的幫助。
在講述電磁干擾原理之前，我們現(xiàn)了解下EMI的產(chǎn)生原因：
1、EMI的產(chǎn)生原因
各種形式的電磁干擾是影響電子設備兼容性的主要原因。因此，了解電磁干擾的產(chǎn)生原因是抑制電磁干擾，提高電子產(chǎn)品電磁兼容性的重要前提。電磁干擾的產(chǎn)生可以分為：
內(nèi)部干擾內(nèi)部電子元件之間的相互干擾
1)工作電源通過線路的分布電源和絕緣電阻產(chǎn)生漏電造成的干擾。
2)信號通過地線、電源和傳輸導線的阻抗互相耦合，或導線之間的互感造成的影響。
3)設備或系統(tǒng)內(nèi)部某些元件發(fā)熱，影響元件本身及其他元件的穩(wěn)定性造成的干擾。
4)大功率和高點壓部件產(chǎn)生的磁場、電場通過耦合影響其他部件造成的干擾。
外部干擾——電子設備或系統(tǒng)以外的因素對線路、設備或系統(tǒng)的影響。
1)外部高電壓、電源通過絕緣漏電而干擾電子線路、設備或系統(tǒng)。
2)外部大功率的設備在空間產(chǎn)生很強的磁場，通過互感耦合干擾電子線路、設備或系統(tǒng)。
3)空間電磁對電子線路或系統(tǒng)產(chǎn)生的干擾。
4)工作環(huán)境溫度不穩(wěn)定，引起電子線路、設備或系統(tǒng)內(nèi)部元器件參數(shù)改變造成的干擾。
2、電磁干擾的傳播途徑
當干擾源頻率較高，且干擾信號波長比***擾對象結構尺寸小，則干擾信號可認為是輻射場，以平面電磁波形式向外輻射電磁場能量，并進入***擾對象的通路，干擾信號以漏電和耦合的形式，通過絕緣電介質(zhì)，經(jīng)公共阻抗的耦合進入***擾系統(tǒng)。干擾信號可通過直接傳導方式進入系統(tǒng)。
3、改善電磁兼容性的措施
要改善電子產(chǎn)品的電磁兼容性，接地、屏蔽和濾波是抑制EMI的基本方法。
1)接地
接地就是一個系統(tǒng)內(nèi)電氣與電子元件至地參考點之間的電傳導路徑。接地除了提供設備的安全保護地以外，還提供設備運行所必需的信號參考地。理想的接地平面是一個零電位、零阻抗的物理體，它可作為電路中所有信號點評的參考點，并且任何干擾信號通過它，都不會產(chǎn)生電壓降。但是，理想的接地平面是不存在的，這就需要我們考慮和分析地電位分布，進行接地設計與研究，找出合適的接地電位。接地的方式可分為：浮地、單點接地、多點接地、混合接地。對于電路系統(tǒng)來說可選擇：電路接地、電源接地和信號接地等方法。
2)屏蔽
屏蔽就是用導電或電磁體的封閉面將其內(nèi)外兩側空間進行電磁性隔離。主要抑制過空間的輻射干擾。分為電磁屏蔽、電場屏蔽和磁場屏蔽。
屏蔽的設計既可以針對干擾源，也可以針對***擾體。對于干擾源，設計屏蔽部分可以使其減小對周邊其他設備的影響;對于***擾體，則可減小外界干擾電磁波對本設備的影響。
主動屏蔽：把干擾源置于屏蔽體之內(nèi)，防止電磁能量和干擾信號泄漏到外部空間。
被動屏蔽：把敏感設備置于屏蔽體內(nèi)，使其不受外部干擾的影響。
3)濾波
濾波的含義是指從混有噪聲或干擾的原信號中，提取到有用信號的一門技術，濾波器是實現(xiàn)濾波的元器件。
事實上，器件在工作時，也會產(chǎn)生各種各樣的噪聲。開關電源就是一種很強的干擾源，它產(chǎn)生的EMI信號即占有很寬的頻率范圍，又具有較大的振幅。這些噪聲隨著信號的傳播，對下一級的元器件產(chǎn)生了干擾，這樣的干擾一級級的累積，最終可能導致整個電路的不正常工作。假設在產(chǎn)生噪聲大，對下級器件干擾明顯的器件輸出信號之后做一次濾波，將噪聲信號濾掉，它對下級產(chǎn)生的干擾便會降低，系統(tǒng)便能穩(wěn)定的工作。
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