眾所周知，EMC 是指電磁兼容測試，指設(shè)備所產(chǎn)生的電磁能量既不對其它設(shè)備產(chǎn)生干擾，也不受其他設(shè)備的電磁能量干擾的能力。隔離電源模塊的 EMC 測試包含 EMI (電磁干擾)測試和 EMS (電磁抗擾度)測試兩項，那么如何保證電源模塊的 EMC 性能呢?這里將為大家揭曉。

1、EMC 簡介

EMI 電磁干擾指被測設(shè)備對周圍設(shè)備產(chǎn)生干擾的能力，主要包括傳導(dǎo)騷擾 CE、 輻射騷擾 RE。電源模塊的 EMS 電磁抗擾度指由于在正常運行時，設(shè)備或系統(tǒng)能承受相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定范圍內(nèi)的電磁能量干擾，根據(jù)國標(biāo)根據(jù)國標(biāo) GB/T 16821-2007 《通信用電源設(shè)備通用試驗方法》中規(guī)定電源模塊測試主要包括群脈沖抗擾度 (EFT)、浪涌抗擾度 (SURGE)、靜電放電抗擾、輻射抗擾度等項目。

EMC 的產(chǎn)生必須具備的三要素，干擾源、傳輸介質(zhì)以及敏感設(shè)備，如下圖 1 所示。三者缺一個都構(gòu)不成 EMC 問題，那么電源模塊的設(shè)計中僅需針對其中一個方面進(jìn)行整改即可實現(xiàn) EMC 防護(hù)，例如從干擾源進(jìn)行根除、改善傳輸介質(zhì)避免干擾傳遞或?qū)⒚舾性O(shè)備遠(yuǎn)離干擾源等方法。

圖 1 EMC 三要素

2、EMC 干擾防護(hù)第一式——電路設(shè)計

高功率密度、高轉(zhuǎn)換效率的電源模塊一般都是開關(guān)電源，在開關(guān)管開通、關(guān)斷時，電壓和電流都會被斬波，造成較大瞬態(tài)變化 (di/dt、dv/dt)，所以電源模塊不論其使用什么樣的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，只要是開關(guān)電源，其都會產(chǎn)生一定程度的 EMC 干擾如圖 2 所示。

圖 2 開關(guān)電源常見拓?fù)渑c斬波

電源模塊的 EMC 性能可通過優(yōu)化自身拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和規(guī)范 PCB 設(shè)計進(jìn)行提升。例如：

• 電路設(shè)計中，以先保護(hù)后濾波為原則，保護(hù)器件應(yīng)放置在離產(chǎn)品的靜電導(dǎo)入口最近的地方;

• 拓?fù)湓O(shè)計中，選擇連續(xù)導(dǎo)通模式 (CCM) 的拓?fù)洌�例�?Boost、全橋、推挽等拓?fù)?

• 在電路防護(hù)方面，開關(guān)管建議加 RC 吸收電路和 RCD 吸收電路，且靠近開關(guān)管放置，從而降低尖峰電壓，在 EMC 傳輸路徑上使用π型濾波和全波整流電路等濾波電路，具體可參考圖 3;

• PCB 設(shè)計中，盡可能地大面積鋪地，并且盡量減小對地平面的分割，減小回路面積，從而降低干擾。避免出現(xiàn)大面積孤立銅區(qū)，大面積孤立銅區(qū)會因電磁等原因影響模塊的可靠性;減少布線的長度，從而減小動態(tài)節(jié)點處電感，避免產(chǎn)生較強(qiáng)的電磁場。

圖 3 電源模塊 EMC 優(yōu)化拓?fù)?/p>

3、EMC 干擾防護(hù)第二式——器件選擇

電源模塊的元器件選擇會直接的影響模塊的整體性能，接下來將為大家從電源芯片、高頻變壓器、場效應(yīng)管以及共模電感等方面介紹，具體如下所示。

• 高頻變壓器：應(yīng)保證直流損耗低、交流損耗低，漏感小，并且需要良好的繞組布局讓繞組之間有良好的屏蔽，從而使開關(guān)電源工作時，在漏極產(chǎn)生的尖峰盡可能的小;

• 場效應(yīng)管：關(guān)注其導(dǎo)通電阻和低柵極電荷兩項參數(shù)，這兩項即影響模塊的 EMC 性能也影響整體的效率，所以要做好兩者的平衡;

• 共模電感：與其他無源器件相同，關(guān)注其電參數(shù)，例如額定電壓、額定電流、電感量以及漏感等參數(shù)

• 濾波電容：應(yīng)用于輸入端進(jìn)行濾波;應(yīng)用于輸出端吸收開關(guān)頻率及高次諧波電流分量，需求趨勢是小型大容量化、高頻低阻抗化以及高耐壓;

• 壓敏電阻：要求最大直流工作電壓大于電源及信號線直流工作電壓。

圖 4 電源模塊部分元器件

4、EMC 干擾防護(hù)第三式——外圍保護(hù)

電源模塊作為模塊類產(chǎn)品，對于體積的要求較高，如果僅要依靠電源模塊內(nèi)部的設(shè)計滿足要求，則產(chǎn)品的體積會非常之大，成本會非常昂貴，因為吸收 EMS 的電子元器件的體積都很大，所以高等級的 EMC 干擾防護(hù)只能通過外圍電路設(shè)計來滿足系統(tǒng)的 EMS 要求。

根據(jù)國標(biāo) GB/T 16821-2007 《通信用電源設(shè)備通用試驗方法》中規(guī)定，傳導(dǎo)騷擾 (CE) 的波形大體是分為三種成份組成，分別是低頻 (150KHz~0.5MHz)、中頻 (0.5MHz~5MHz) 以及高頻 (5MHz~30MHz)。而針對不同情況則需要不同的外圍電路進(jìn)行解決。

低頻：屬于差模騷擾，使用差模濾波電路解決;

中頻：同時有差模和共模騷擾，由共模濾波電路和差模濾波電路共同解決;

高頻：屬于共模騷擾，使用差模濾波電路解決。

電源線中往往同時存在共模和差模干擾，因此電源 EMI 濾波器是由共模濾波電路和差模濾波電路綜合構(gòu)成，如圖 5 所示。

圖 5 電源模塊 EMC 外圍推薦電路