小功率反激电源EMI抑制方法

　　在小功率反激电源中，变压器是一个很大的噪声源。它作为噪声产生源[3]：

　　A：功率变压器原次边存在的漏感，漏电感将产生电磁辐射干扰。

　　B：功率变压器线圈绕组流过高频脉冲电流，在周围形成高频电磁场，产生辐射干扰。

　　C：变压器漏感的存在使得在开关管开关瞬间，形成电压尖峰，产生电磁干扰。

　　作为传播途径：隔离变压器初次级之间存在寄生电容，高频干扰信号通过寄生电容耦合到次边。 对于变压器的漏感，可以通过三明治绕法等改变工艺结构改善，也可以通过改变变压器性能设计来减小，对于变压器绕组的分布电容可以通过改进绕制工艺和结构、增加绕组之间的绝缘、采用屏蔽等方法来减小绕组间的分布电容。从工程角度来说，特别是对于某些已经面世而为了提高市场竞争力选择提高EMI要求作为突破口的产品来说，改变变压器性能设计肯定影响重大，而改变工艺结构也影响到生产甚至性能。屏蔽是生产延续性最好与总体影响性最小的一种方法。

　　屏蔽对于干扰的抑制作用用屏蔽效能来衡量，屏蔽效能A主要由吸收损耗与反射损耗来表示，总损耗越大，屏蔽体对电磁干扰的抑制能力越强，如式(6)表示[2]。

　　从吸收损耗的公式可以得出以下结论：

　　屏蔽材料越厚，吸收损耗越大;屏蔽材料的磁导率越高，吸收损耗越大;屏蔽材料的电导率越高，吸收损耗越大;被屏蔽电磁波的频率越高，吸收损耗越大。

　　干扰源为电场辐射源时反射损耗 [2]，如式(7)：(近场波，高阻抗场)

　　干扰源为磁场辐射源时反射损耗 [2]，如式(8)：(近场波，低阻抗场)

　　干扰源为电场源或者磁场源时反射损耗 [2]，如式(9)：(远场波)

　　从反射损耗的公式可以得出以下结论：

　　屏蔽材料的磁导率越低，吸收损耗越大;屏蔽材料的电导率越高，吸收损耗越大。

　　从以上我们可以得出结论：

　　A：低频：吸收损耗很小，屏蔽效能主要决于反射损耗。而反射损耗与电磁波的性质关系很大，电场波的屏蔽效能远高于磁场波。

　　B：高频：随着频率升高，电场波的反射损耗降低，磁场波的反射损耗增加，吸收损耗增加，当频率高到一定程度时，屏蔽效能主要由吸收损耗决定。

　　C：距离的影响：距离电场源越近，则反射损耗越大。对于磁场源，则正好相反。要获得尽量高的屏蔽效能，屏蔽体应尽量靠近电场辐射源，尽量远离磁场辐射源。

　　2.7磁珠的应用

　　磁珠由铁氧体组成，它把交流信号转化为热能，当导线中流过电流时，它对低频电流几乎没有什么阻抗，但对高频电流会有较大的衰减作用。磁珠抑制能力与它的长度成比例。不过磁珠的运用会提高产品温升，同时降低产品的可生产性，对于高功率密度的小功率电源来说，尽量避免使用。

　　2.8减缓驱动

　　增大MOS管驱动电阻，使得MOS管的开通时间与关断时间增加，使dv/dt值变小。不过这种方式会增加开关管的开关损耗，只有在没有其他有效解决办法时推荐使用。比如MORNSUN公司的LH15XX某型号，在确定不能更改变压器结构与PCB布局情况下，只有增大驱动电阻，牺牲少许的效率来换取辐射干扰达到EN55022 CLASS B指标。

　　3 案例

　　图2是采用无锡硅动力(Si-power)SP56XX系列芯片(含抖频，降频和跳频技术)做的小功率模块电源产品(37*23*15mm)，功率为5W，开关频率65KHz,通过精心的设计，在没有图1中输入EMI滤波电路和无Y电容的情况下，使产品的传导和辐射指标分别满足class A级和B级的要求，并能满足最新的能源之星V的标准，图3、图4是该产品的EMI测试图(产品通过了UL/CE认证)。由于电路简单，元件少，该系列电源在批量生产时不良率仅为50PPM。

　　4 结论

　　高功率密度是电源发展的一个方向，小功率反激电源也一样。不过由于小功率电源要求体积小，成本低，它的EMI设计受到体积、热设计和易生产性等方面的影响，可以发挥的空间已经很小。需要设计人员从开始阶段就要注意PCB布局，注重电源的结构设计与输入输出滤波网络设计，优化变压器设计，设计中期通过更改输入EMI滤波器参数进行现场调试，调试没有效果的情况下通过增加磁珠，改变驱动等牺牲其他性能的方式达到传导和辐射指标。