电源电路设计如何利用铁氧体磁珠用于EMI抑制方案

电源电路设计者对电源进行了隔离测试，并且在测试整个系统时，辐射和传导发射特性将有所不同。本文将讨论如何使用铁氧体磁珠将包含外部电源的系统和系统负载纳入有关传导和辐射发射的法规遵从性。

一、传导和辐射

电子产品通常具有至少两种与之关联的信号，电源和信号。不幸的是，电源和数据信号中的电压跃迁会引起电子产品中的第二种信号：噪音。监管机构对允许在系统外部传播的噪声信号的级别进行了限制。关于电子发射的两个更常见的法规是美国标准FCC和欧洲标准EN55022。噪声的主要传播方式取决于噪声的频带。

大多数低频电磁噪声是通过传导传播的。出于监管问题的目的，“低频”电磁信号的范围被认为是150 kHz至30 MHz。系统内的导体通常太短而无法在该频率范围内用作有效天线，因此辐射并不是主要问题。在该频带内，寄生电感器的阻抗足够低，而寄生电容器的阻抗也足够高，使得信号可以沿导体传播而不会产生明显的衰减。对于高频电磁信号（30 MHz及以上），与导体相关的寄生阻抗会对传导信号产生明显的衰减。然而，

（传导和辐射发射所关注的频段）

二、滤波器解决传导和辐射

外部电源通常在AC输入电路中包含分立的电感和电容，以衰减噪声从电源沿AC输入电源线传导出去的情况。内部PCB旨在容纳这些组件，并且在安装了组件的情况下执行了法规安全性测试。一旦电路设计和测试活动完成，为满足客户需求而对输入过滤器元件进行的更改通常会非常麻烦。

（电源交流输入上的传导发射滤波器）

外部电源中的DC输出电路使用内部并联电容器来衰减电源输出上的AC信号。一些电路设计可能还包括串联电感器，以提供AC信号的附加衰减。但是，在最终的辐射测试中，可能会发现内部过滤不足以满足EMI的法规要求。直流输出电缆不进行传导发射，但可以用作辐射发射的合理天线。解决过度辐射问题的一种解决方案是在直流输出电缆上增加一个外部铁氧体磁珠，以使电源符合要求。用于EMI滤波的铁氧体磁珠旨在提供感抗和阻抗。无功阻抗有助于阻止不良信号的传播，而电阻性阻抗会耗散一些与不良信号相关的能量。磁珠的选择应使其物理上适合直流输出电缆，并在相关频率下提供必要的滤波特性。

（铁氧体磁珠抑制电磁干扰的简化模型）

（铁氧体磁珠用于EMI抑制的XRZ图）

三、在系统测试期间添加了铁氧体磁珠滤波器

电源电路设计团队对电源进行了隔离测试，以满足传导和辐射发射要求。但是，将电源添加到完整的系统后，系统可能无法通过类似的辐射测试。整个系统故障的常见原因之一是系统负载产生的噪声，该噪声通过直流输出电源电缆传播回电源。在直流输出电缆上增加铁氧体磁珠是一种低成本的解决方案，可以将辐射降低到可接受的水平。

四、选择铁氧体磁珠并过渡到生产

1、测试系统和外部电源，以确定是否存在发生过度发射的频率。

2、选择一个铁氧体磁珠，该磁珠应物理地围绕电缆，并在所关注的频率下提供高阻抗。一些铁氧体磁珠公司提供分体式铁氧体磁珠用于测试和小批量生产。分裂的铁氧体磁珠允许组装到电缆上，而无需直流输出连接器穿过铁氧体磁珠中的孔。

3、安装铁氧体磁珠。通常将铁氧体磁珠放置在电缆的DC连接器端，以减少噪声信号，然后再将它们沿着电缆从系统负载传输到电源。通常，将电缆的两匝穿过铁氧体磁珠。磁珠提供的阻抗与匝数平方成正比；两匝的阻抗是单匝的四倍。当实施多于两匝时，每匝的串联阻抗会升高到足够高的水平，以使电缆段之间的寄生电容使能量分流超过磁珠产生的串联阻抗。通过寄生电容分流不希望的信号会使铁氧体磁珠的效率降低到比仅采用两匝时低的程度。

4、如果要进行批量生产，请选择规格与测试中使用的磁珠相当的非分裂铁氧体磁珠。生产中使用的铁氧体磁珠的供应商可能不同于测试中使用的磁珠的供应商。

5、用铁氧体磁珠构造电源样品，以用于批量生产。

6、将用于生产的铁氧体磁珠安装在电源DC输出电缆上，测试系统和外部电源。此重新测试可确保电源，生产的铁氧体磁珠和系统的组合满足排放要求。

当电源和系统负载结合在一起时，电路设计团队有时会遇到整个系统无法满足传导和辐射发射要求的问题。通常，在计划时间和资源成本上，更改电源或系统负载的设计都将是非常昂贵的。放置在电源DC输出电缆上的铁氧体磁珠（设计有电感性和电阻性阻抗组件）可用于使整个系统满足传导和辐射发射要求。选择合适的磁珠是一个多步骤的过程，可能需要系统设计团队与电源制造商之间进行协调。
编辑：hfy