開關電源差模傳導發射抑制措施分析

開關電源差模傳導發射抑制措施

開關電源的差模傳導發射從源頭上解決就是減小開關電流的頻譜包絡，從而減小噪聲源的各個頻率分量。開關電流的幅值是由電源的額定功率決定的，無法改變；增加開關管的導通/關斷時間可以使轉折頻率減小，有效的減小差模電壓高頻分量部分，但是由于導通/關斷期間會有能量損耗，因此會加大功率損耗，降低開關電源的效率，這個需要權衡。因此，從源頭上解決實現是有一定難度的。

接下來從耦合路徑分析，根據前面的分析，減小濾波電容的ESL和ESR可以減小這條支路的阻抗，從而使更多的開關電流頻率分量從濾波電容流過，減少流過LISN的開關電流。但是由于濾波、儲能電容C是一個大容量電容，其ESL和ESR減小程度是有限制的。

我們解決差模傳導發射主要靠EMI濾波器，EMI濾波器能夠抑制開關電流流向LISN，同時提供了一個線間的低阻抗，使更多的開關電流從濾波器返回到源頭，減小了流過LISN的開關電流，從而減小了差模傳導發射。能量不會憑空消失，濾波器只是提供了一條回流路徑。

下圖是我們最常用的型濾波器的電路圖。

關于EMI濾波器設計是電磁兼容的一個重要內容，我們后面會拿出專門的章節來從理論，設計、器件選型、布局等進行詳細的講解，這里只是將其引入說明EMI濾波器是解決開關電源差模傳導發射的主要方法。

** 開關電源共模傳導發射抑制措施**

增加開關管的導通/關斷時間也可以減小共模噪聲的高頻分量，從源頭上抑制噪聲，但是會增加功率損耗。

對于耦合路徑可以采取以下措施：

（1）在開關管和散熱器之間增加屏蔽。但是一定要注意屏蔽層的接地點，一定要接到MOS管的源極，也就是共模電壓源的參考點。

因為共模電壓源的參考點MOS管的源極，因此屏蔽層應連接到MOS管的源極，這為共模電流提供了一條低阻抗的分流路徑，這樣更多的共模電流通過屏蔽層及其接地線回到MOS管的源極，這部分共模電流不會導致傳導發射，剩下的共模電流從散熱器到機箱再經過LISN回流,這部分共模電流對傳導發射才會有貢獻。

現在市場上有帶屏蔽的導熱橡膠片，這種導熱橡膠片的中間嵌入一層銅箔，使用時將銅箔直接與MOS管的源極連接，從而可以有效減小共模電流傳導發射。

對于功率較小的電源，散熱片不與機箱連接，這時候可以將散熱片與MOS管的源極連接起來，同樣可以減小傳導發射。

（2）在變壓器的原邊和副邊之間增加屏蔽。同樣要注意屏蔽層的接地點，一定要接到MOS管的源極，也就是共模電壓源的參考點。

變壓器原邊和副邊之間的雜散電容是輸出端共模電流產生的主要原因。從上圖可以看出，通過將變壓器屏蔽，并且將屏蔽層連接到MOS管的源極，這相當于增加了一條共模電流的低阻抗路徑，使更多的共模電流通過屏蔽層及其接地線回到MOS管的源極，這部分共模電流不再經過LISN，對傳導發射不再產生貢獻；剩下的共模電流從變壓器副邊再經過機箱最后經LISN返回。

（3）在變壓器的副邊電壓參考點和MOS管的源極之間增加一個電容。加入電容使得原本要流過輸出電源線的共模電流直接旁路回共模電壓源，從而減小了流向輸出回路的共模電流。

（4）在共模電壓源和機箱機殼之間增加一個電容。為耦合到輸出端的共模電流回流提供了一個低阻抗路徑從而減小從輸入電源線返回的共模電流，同時也有利于從散熱器耦合到地上共模電流返回。但是要注意漏電流的大小。

（5）EMI濾波器。在開關電源的電源輸入增加EMI濾波器可以有效減少開關電源的共模傳導發射測量值。EMI濾波器由于對機殼地有共模濾波電容，因此提供了一個低阻抗的共?；亓髀窂?，從而減少了從LISN回流的共模電流；另一方面，由于電源線上串了共模電感，增加了電源線的共模阻抗，進一步減小了從LISN和電源線回流的共模電流。共模電感和共模電容配合使用，減小了開關電源的共模傳導發射測量值。