开关电源差模传导发射抑制措施分析

开关电源差模传导发射抑制措施

开关电源的差模传导发射从源头上解决就是减小开关电流的频谱包络，从而减小噪声源的各个频率分量。开关电流的幅值是由电源的额定功率决定的，无法改变；增加开关管的导通/关断时间可以使转折频率减小，有效的减小差模电压高频分量部分，但是由于导通/关断期间会有能量损耗，因此会加大功率损耗，降低开关电源的效率，这个需要权衡。因此，从源头上解决实现是有一定难度的。

接下来从耦合路径分析，根据前面的分析，减小滤波电容的ESL和ESR可以减小这条支路的阻抗，从而使更多的开关电流频率分量从滤波电容流过，减少流过LISN的开关电流。但是由于滤波、储能电容C是一个大容量电容，其ESL和ESR减小程度是有限制的。

我们解决差模传导发射主要靠EMI滤波器，EMI滤波器能够抑制开关电流流向LISN，同时提供了一个线间的低阻抗，使更多的开关电流从滤波器返回到源头，减小了流过LISN的开关电流，从而减小了差模传导发射。能量不会凭空消失，滤波器只是提供了一条回流路径。

下图是我们最常用的型滤波器的电路图。

关于EMI滤波器设计是电磁兼容的一个重要内容，我们后面会拿出专门的章节来从理论，设计、器件选型、布局等进行详细的讲解，这里只是将其引入说明EMI滤波器是解决开关电源差模传导发射的主要方法。

** 开关电源共模传导发射抑制措施**

增加开关管的导通/关断时间也可以减小共模噪声的高频分量，从源头上抑制噪声，但是会增加功率损耗。

对于耦合路径可以采取以下措施：

（1）在开关管和散热器之间增加屏蔽。但是一定要注意屏蔽层的接地点，一定要接到MOS管的源极，也就是共模电压源的参考点。

因为共模电压源的参考点MOS管的源极，因此屏蔽层应连接到MOS管的源极，这为共模电流提供了一条低阻抗的分流路径，这样更多的共模电流通过屏蔽层及其接地线回到MOS管的源极，这部分共模电流不会导致传导发射，剩下的共模电流从散热器到机箱再经过LISN回流,这部分共模电流对传导发射才会有贡献。

现在市场上有带屏蔽的导热橡胶片，这种导热橡胶片的中间嵌入一层铜箔，使用时将铜箔直接与MOS管的源极连接，从而可以有效减小共模电流传导发射。

对于功率较小的电源，散热片不与机箱连接，这时候可以将散热片与MOS管的源极连接起来，同样可以减小传导发射。

（2）在变压器的原边和副边之间增加屏蔽。同样要注意屏蔽层的接地点，一定要接到MOS管的源极，也就是共模电压源的参考点。

变压器原边和副边之间的杂散电容是输出端共模电流产生的主要原因。从上图可以看出，通过将变压器屏蔽，并且将屏蔽层连接到MOS管的源极，这相当于增加了一条共模电流的低阻抗路径，使更多的共模电流通过屏蔽层及其接地线回到MOS管的源极，这部分共模电流不再经过LISN，对传导发射不再产生贡献；剩下的共模电流从变压器副边再经过机箱最后经LISN返回。

（3）在变压器的副边电压参考点和MOS管的源极之间增加一个电容。加入电容使得原本要流过输出电源线的共模电流直接旁路回共模电压源，从而减小了流向输出回路的共模电流。

（4）在共模电压源和机箱机壳之间增加一个电容。为耦合到输出端的共模电流回流提供了一个低阻抗路径从而减小从输入电源线返回的共模电流，同时也有利于从散热器耦合到地上共模电流返回。但是要注意漏电流的大小。

（5）EMI滤波器。在开关电源的电源输入增加EMI滤波器可以有效减少开关电源的共模传导发射测量值。EMI滤波器由于对机壳地有共模滤波电容，因此提供了一个低阻抗的共模回流路径，从而减少了从LISN回流的共模电流；另一方面，由于电源线上串了共模电感，增加了电源线的共模阻抗，进一步减小了从LISN和电源线回流的共模电流。共模电感和共模电容配合使用，减小了开关电源的共模传导发射测量值。