如何减小电磁干扰

开关电源分析

这两天有留言说要了解一下减小电磁干扰的方法，所以我们今天来说一下减小电磁干扰的一些简单方式。
    我们知道开关电源因其工作效率高、体积紧凑及输出稳定性出色而被越来越广泛的应用于我们日常生活中，虽然开关电源的优点很多，但是也存在着一些无法避免的缺陷，比如因为开关电源工作过程中的高频率特性，这个优点就会导致开关电源会出现显著的电磁干扰问题。
    而电磁干扰的出现会对其附近的通信设备或者传感器等设备产生干扰，可能会出现信号传输错误、数据丢失或者通信中断等问题；也有可能会让周边的电子设备的电路产生误动作，让周边电子设备死机蓝屏等问题。
    为了避免这些问题，我们最佳的方案是消除电磁干扰，但是事实上开关电源的电磁干扰是很难彻底消除的，所以我们能做的事情就是将电磁干扰抑制在一定的范围内，让电磁干扰无法干扰到其他设备和电路。   
    为了将电磁干扰压制在一定范围内，我们首先要了解电磁干扰的干扰源，经过前辈的不懈努力发现，发现干扰源的核心问题在于工作过程中产生的高di/dt和高dv/dt；这些高频率特性引发的浪涌电流和尖峰电压，共同构成了主要的干扰源。此外，工频整流滤波的大电容充电放电、开关管高频切换时的电压变化，以及输出整流二极管的反向恢复电流，也都会对电磁兼容性构成威胁。
    经过前辈的总结，他们将电磁噪声分为两大类：一类是外部噪声，如电网传输的共模和差模噪声，以及外部电磁辐射对开关电源控制电路的干扰；另一类则是开关电源自身产生的电磁噪声，如开关管和整流管电流尖峰所引发的谐波及电磁辐射干扰。
    针对于外部的噪声，我们可以通过在开关电源的输入和输出端安装高性能的电磁干扰滤波器，目前比较常见的手段就是安装共模滤波器（共模电感）和差模滤波器（差模电感），这样可以有效的截止外部电磁干扰通过电源输入端传递到开关电源内部；还有就是可以通过将开关电源安装到金属屏蔽罩中，并且确保屏蔽罩接地良好，形成法拉第笼效应，从而阻止外部电磁波进入电源内部。
    针对于内部的电磁噪声，我们可通过将开关电源中的功率元器件和控制元器件分开布局，这样可以减小功率元器件对控制电路的电磁干扰；还可以通过将滤波元器件尽量靠近相对应的被滤波的会产生强电磁干扰的元器件，从而提高滤波效果，减小电磁干扰；我们还可以通过加粗电源线和地线，从而减小线路电阻和电感，降低电源线上的压降和地线阻抗，从而减小电磁干扰传播路径。
    目前我们有一个对内部电磁干扰抑制比较有效的手段就是采用软开关技术，就是采用零电压开关zvs和零电流技术zcs，这种技术可以降低开关管的导通和关断过程中的电压、电流变化率，从而减小电磁干扰的产生。
    所以我们在设计和优化开关电源时，必须充分考虑这些电磁干扰问题。一方面，要确保开关电源不会对电网和其他电子设备造成干扰；另一方面，也要加强其自身对电磁环境的适应能力。通过深入理解和分析开关电源噪声的产生原因和途径，我们可以为设计出更符合电磁兼容要求的开关电源提供有力的理论支持和实践指导。