如何解决适配器设计中的EMI难题

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如何解决适配器设计中的EMI难题

电磁干扰（EMI）是指任何在传导或电磁场伴随着电压、电流的作用而产生会降低某个装置、设备或系统的性能，或产生不良影响的电磁现象。
适配器电磁干扰，工程师要考虑的主要方面有：电路措施、EMI滤波、元器件选择、屏蔽和印制电路板抗干扰设计等。
对于设计适配器的工程师来说，电磁干扰问题是一直存在于设计中的一个关键问题。如何能解决这个问题？
要解决LED驱动电源的电磁干扰问题，可从以下几个方面入手。

1.减少电源本身的干扰
①软开关技术：在原有的硬开关电路中增加电感和电容元件，利用电感和电容的谐振，降低开关过程中的du/dt和di/dt，使开关器件开通时电压的下降先于电流的上升，或关断时电流的下降先于电压的上升，来消除电压和电流的重叠。
②开关频率调制技术：通过调制开关频率fc，把集中在fc及其谐波2fc、3fc…上的能量分散到它们周围的频带上，以降低各个频点上的EMI幅值。
③元器件的选择：选择不易产生噪声、不易传导和辐射噪声的元器件。通常特别值得注意的是，二极管和变压器等绕组类元器件的选用。反向恢复电流小、恢复时间短的快速恢复二极管是电源高频整流部分的理想器件。
④ 合理使用电磁干扰滤波器：EMI滤波器的主要目的之一，电网噪声是电磁干扰的一种，它属于射频干扰(RFI),其传导噪声的频谱大致为10KHz~30MHz，最高可达150MHz。

在一般情况下，差模干扰幅度小，频率低，所造成的干扰较小;共模干扰幅度大，频率高，还可以通过导线产生辐射，所造成的干扰较大。欲削弱传导干扰，最有效的方法就是在电源输入和输出电路中加装电磁干扰滤波器。
适配器一般采用简易式单级EMI滤波器，主要包括共模扼流圈和滤波电容。下图1为常用的适配器滤波器，L、C1和C2用来滤除共模干扰，C3和C4滤除串模干扰。当出现共模干扰时，由于L中两个线圈的磁通方向相同，经过耦合后总电感量迅速增大，因此对共模信号呈现很大的感抗，使之不容易通过，故称作共模扼流圈。它的两个线圈分别绕在低损耗、高导磁率的铁氧体磁环上。R为泄放电阻，可将C3上积累的电荷泄放掉，避免因电荷积累而影响滤波特性，断电后还能使电源的进线端L、N不带电，保证使用的安全性。

图1：常用的桌上型电源适配器滤波器

⑤ EMI滤波器能有效抑制电源适配器的电磁干扰
图2中曲线a为不加EMI滤波器时电源适配器上0.15MHz~30MHz传导噪声的波形。
曲线 b是加入EMI滤波器后的波形，它能将电磁干扰衰减50分贝(Uv)~70分贝(uV)。显然，插入EMI滤波器的效果更佳。
设置电磁干扰滤波器加入前后传输到负载上的噪声电压分别为U1和U2，计算公式是20lgU1/U2。
插入损耗用分贝dB表示，分贝值愈大，说明抑制噪声干扰的能力愈强。

测量加入损耗的电路如图3所示。e是噪声信号发生器，Zi是信号源的内部阻抗，ZL是负载阻抗，一般取50欧姆。噪声频率范围可选10KHz~30MHz。首先要在不同频率下分别测出加入EMI滤波器前后负载两端的噪声压降U1、U2，再代入公式20lgU1/U2计算出每个频点的插入损耗值，最后汇出插入损耗曲线。

图2：加入EMI滤波器前后的情况

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| 发布时间：2018.05.26 来源：广东电源厂家

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