电磁干扰

熟悉电源电路设计的朋友们都知道，在LED电源的设计过程中，电磁干扰EMI是个不小的难题，那么如何能解决这个问题？本文将从这一角度来分享对电磁兼容性的处理，让电磁干扰不再是难题!

电磁兼容（EMC）是在电学中研究意外电磁能量的产生、传播和接收，以及这种能量所引起的有害影响。电磁兼容的目标是在相同环境下，涉及电磁现象的 不同设备都能够正常运转，而且不对此环境中的任何设备产生难以忍受的电磁干扰之能力。习惯上说，EMC包含EMI（电磁干扰）和EMS（电磁敏感性）两个 方面。

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。

LED电源电磁干扰，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。

一、影响EMC的几个因素

(1)驱动电源的电路结构

最初的LED电源就是线性电源，但是线性电源在工作时会以发热的形式损耗大量能量。线性电源的工作方式，使他从高压变低压必须有将压装置，一般的都是变压器，再经过整流输出直流电压。虽然笨重，发热量大，优点是，对外干扰小，电磁干扰小，也容易解决。

共模辐射是由于接地电路中存在电压降（如下图），某些部位具有高电位的共模电压，当外接电缆与这些部位连接时，就会在共模电压激励下产生共模电流，成为辐射电场的天线。这多数是由于接地系统中存在电压降所造成的。共模辐射通常决定了产品的辐射性能。

1、共模辐射场

共模辐射主要从电缆上辐射，可用对地电压激励的、长度小于 1/4波长的短单极天线来模拟，理想天线上的电流是均匀的，实际天线顶端电流趋于0。实际电缆由于另一端接有一台设备，相当于一个容性负载的天线，即天线的端点接有一块金属板，这时天线上流过均匀电流。设天线指向为最大场强，则得到最大场强计算公式为：

电磁干扰是电子电路设计过程中最常见的问题，设计师们一直在寻找能够完全消除或降低电磁干扰，也就是EMI的方法。但想要完全的消除EMI的干扰，首先需要的就是了解EMI是什么，它的传播过程是怎样的，本文就将对EMI的传播过程进行一个大致的介绍。

EMI是电磁干扰的统称，但实际上电磁干扰分为两种，一种是传导干扰，另一种是辐射干扰。传导干扰主要是电子设备产生的干扰信号是通过导线或公共电源线进行传输，互相产生干扰。进一步细分，传导干扰又分共模干扰和差模干扰。

**EMI的传播过程 **

EMI的传播过程主要途经三个部分，干扰源、干扰途径、接收器。对于开关电源来说，最后一部分是不需要考虑的，干扰源也不能消灭，因为它也是开关电源之所以能工作的源头，但是可以通过软开关、加缓冲等方式来使干扰源的干扰小一些。控制干扰途径是降低开关电源EMI的重要一环，也是本文的重点。

信号源波形产生的频谱

4.1、开关电源的辐射骚扰发生

图2是介绍在《开关电源的传导骚扰抑制问题》时用于说明电源中电磁骚扰产生与耦合途径的示意图。

在开关电源工作时，初级逆变回路中的开关管Q处在高频通断状态，经由高频变压器T初级线圈、开关管Q和输入滤波电容C8形成了一个高频电流环路。这个环路的存在，就可能对空间形成电磁辐射。

开关电源在工作时，次级整流回路的D5也处于高频通断状态。由高频变压器次级线圈、整流二极管D5和滤波电容C9构成了高频开关电流的环路。由于有这个环路的存在，同样也有可能对空间形成电磁辐射。

另外，初级回路中变压器漏感的存在会加剧初级开关管电压波形的变化，进而影响开关电源经由开关管散热器向外传递的共模电流的高频成份，加剧辐射的共模发射。

而次级整流回路整流二极管在截止瞬间非常剧烈的电流变化，会在次级整流回路（因变压器漏感和二极管结电容存在的回路）中产生高频衰减振荡，加剧了对外的差模辐射。

1、概述

尽管开关电源没有作为一个大类产品出现在我国的强制性产品认证目录中，但是在信息技术类设备提到的12种产品中，将计算机的内置电源和电源适配器与微型计算机、便携式计算机、计算机连用的显示设备、计算机连用的打印设备、多用途打印复印机、扫描仪、充电器、电脑游戏机、学习机、复印机、服务器、金融及贸易结算电子设备等一起列为强制认证的产品。

还有更多的电子设备，尽管在认证的实施细则中没有直接提到开关电源的问题，但是在它的认证中（这里指的是广义“认证”，有一些产品不需要3C认证，但有“入网”认证要求）都无一例外提到了要做电磁兼容性试验。由于开关电源作为这些设备中与电网连接的关键部件，所以这些试验都和开关电源的电磁兼容性有关。因此，无论开关电源是不是作为一个独立产品参加强制产品认证，但作为电子设备与电网连接的一个首当其冲的部件，只要这个产品需要参加认证，那么开关电源都必须经受电磁兼容性试验。

1.设备的接地电阻过高问题

医疗设备的接地电阻过高被列为十大问题之首，这是因为这种故障的发生概率最高，一台设备的电磁发射问题、自兼容问题及抗干扰性问题，其根源都与设备的接地阻抗过高有关，通常这不是指普通的低频接地问题，也不是指接地场所问题，而是由于局部(如电路板或电缆)的接地阻抗过高而引起的。高阻抗的接地路径常常会导致电缆屏蔽失效并产共模电流。

在高频下导线和编织线大都呈现高阻抗性，因此设计人员应当避免应用导线或编织接地。根据经验，每英寸长导线的感抗为20nH。因此在，100MHz时，1英寸导线的感抗可以达到12Ω。所以，在射频情况下，应对任何长度导线的采用持慎重态度，采接地片是一个很好的办法，接地片的长宽比至少要达到5:1。也就是说，对于一个5英寸长的接地片而言，其宽度至少应为1英寸。

2.电缆线的屏蔽不足问题

当设备遇到电磁发射或射频抗干扰问题时，一般都会涉及电缆问题，电缆的接地阻抗在这里起到了很大作用。

单点接地的原则适用于低频，但对射频没有多大效果。比较棘手的事情是:由于电缆不能终止于患者的终端，因此屏蔽就不能两端接地。此外，当设备不能有效接地甚至需要维持绝缘时，采取滤波有时比屏蔽更有效。