1、电磁兼容设计,1,开关电源电磁兼容性设计,电磁兼容设计,2,开关电源电磁兼容性设计,电磁兼容性成本约占系统总成本的5%10%,电磁兼容设计,3,EMC图,电磁兼容设计,4,电磁兼容的主要国际组织和标准,IEC(国际电工委员会) TC-77(技术委员会) CISPR(国际无线电干扰特别委员会) IEEE-EMC(国际电气电子工程师学会电磁兼容专业委员会) EN(欧洲标准) ANSI(美国标准),电磁兼容设计,5,电磁兼容认证,CE：欧盟 GS：德国 UL：美国 CB(CCEE)：中国 ISO：国际标准化组织质量体系认证（生产体系认证，非产品认证） 3C：中国强制认证,电磁兼容设计,6,电磁兼容实
2、验室,电磁兼容设计,7,电磁兼容三要素,电磁干扰源；（强度和特性） 对干扰源敏感的受扰器；（敏感度） 传播媒体。（类型和性质）,研究内容 特性； 边界条件； 抑制方法。,元件级 设备级 系统级,电磁兼容设计,8,噪声分类,辐射噪声30MHz；按照标准测量磁场确定噪声电平。 传导噪声30MHz。测量线与地之间的产生的非对称电压，常用dBV表示。对于电源是重点。测量一般在屏蔽室内进行。,电磁兼容设计,9,传导干扰,电容耦合（静电耦合） 互感耦合（电磁感应耦合） 公共阻抗耦合（阻性耦合、电路性耦合）,电磁兼容设计,10,开关电源电磁兼容性设计,传导干扰,一. 电容性耦合,电容性耦合干扰,是指在干扰源
3、与干扰对象之间存在着耦合的分布电容而产生,干扰量是变化的电场, 即变化的电压du/dt. 两对短传输线平行放置,如图1所示. 导线A接低频正弦交流电压源,未接负载电阻;导线B无屏蔽,接有负载电阻R,未接电压源. 忽略电流所建磁场的感应电场,按电准静态场分析. 与静电场一样,各导体电荷与各导体间电压的关系可用部分电容来表示. CA0与CB0分别为导线A和导线B对地部分的电容,CAB为导线A对电线B间的部分电容.,电磁兼容设计,11,传导干扰,开关电源电磁兼容性设计,电磁兼容设计,12,传导干扰,开关电源电磁兼容性设计,电磁兼容设计,13,抑制原理,开关电源电磁兼容性设计,电磁兼容设计,14,抑制
4、原理,开关电源电磁兼容性设计,电磁兼容设计,15,传导干扰,开关电源电磁兼容性设计,电磁兼容设计,16,抑制原理,开关电源电磁兼容性设计,电磁兼容设计,17,抑制原理,开关电源电磁兼容性设计,电磁兼容设计,18,抑制原理,开关电源电磁兼容性设计,电磁兼容设计,19,传导干扰,开关电源电磁兼容性设计,电磁兼容设计,20,传导干扰,开关电源电磁兼容性设计,电磁兼容设计,21,传导干扰,开关电源电磁兼容性设计,电磁兼容设计,22,辐射干扰与抑制原理,开关电源电磁兼容性设计,电磁兼容设计,23,开关电源电磁兼容性设计,辐射干扰与抑制原理,电磁兼容设计,24,开关电源电磁兼容性设计,辐射干扰与抑制原理,
5、电磁兼容设计,25,开关电源电磁兼容性设计,辐射干扰与抑制原理,电磁兼容设计,26,开关电源电磁兼容性设计,辐射干扰与抑制原理,电磁兼容设计,27,开关电源电磁兼容性设计,辐射干扰与抑制原理,电磁兼容设计,28,开关电源电磁兼容性设计,辐射干扰与抑制原理,电磁兼容设计,29,开关电源电磁兼容性设计,辐射干扰与抑制原理,电磁兼容设计,30,开关电源电磁兼容性设计,辐射干扰与抑制原理,电磁干扰场划分：,远区场： 近区场：近区辐射场近区感应场（传导）,为波长；D为天线长度,电磁兼容设计,31,开关电源的噪声源,开关切换时的浪涌电压（通-断）、浪涌电流（断-通）、高次谐波干扰 整流二极管的反向恢复造成
6、的反向尖峰电流，与其结电容阻尼振荡,分解为共模噪声和差模噪声,电磁兼容设计,32,抑制干扰的三大措施,接地： 滤波：共模、差模 屏蔽：电场、磁场,防雷,电磁兼容设计,33,开关电源电磁兼容性设计,1、抑制共模干扰,共模电流的特征是以相同的幅度、相位往返与任意电源线与地线之间的噪声电流。,滤波,电磁兼容设计,34,开关电源电磁兼容性设计,2、抑制差模干扰,差模电流的特征是往返与相线与中线之间且相位相反的噪声电流。,开关管的浪涌电流 滤波电容的输入传导噪声或输入反馈噪声 二极管反向恢复的输出传导噪声,滤波,电磁兼容设计,35,开关电源电磁兼容性设计,泄漏电流,滤波,电磁兼容设计,36,注意：,共模
7、噪声和差模噪声的瞬时值不能叠加，因为它们产生的时域不同：共模噪声产生在开关管的关断状态差模噪声产生在开关管的导通状态,滤波,电磁兼容设计,37,安全,电磁兼容设计,38,插入损耗,EMI电源滤波器对干扰噪声的抑制能力用插入损耗（Insertion Loss）来衡量。 定义为没有滤波器接入时，从噪声源传输到负载的功率P1和接入滤波器后，噪声源传输到负载的功率P2之比。 用分贝（dB）表示。,滤波,电磁兼容设计,39,开关电源电磁兼容性设计,1、噪声抑制,1、抑制尖峰干扰的措施,多采用非晶、矩形磁滞回线的磁性材料的扼流圈来抑制噪声。,滤波,电磁兼容设计,40,开关电源电磁兼容性设计,2、比较,滤波
8、,电磁兼容设计,41,3. 直流支撑电容的连接,开关电源电磁兼容性设计,电磁兼容设计,42,4. IGBT主电路和吸收电路的设计要求,为了使IGBT器件工作时开关过程的瞬变尖峰电压不超过l00V，可以按下表要求设计主电路和吸收电路参数。,开关电源电磁兼容性设计,电磁兼容设计,43,吸收电路模块,开关电源电磁兼容性设计,电磁兼容设计,44,IGBT模块的连接,开关电源电磁兼容性设计,电磁兼容设计,45,IGBT模块与吸收电路的连接,开关电源电磁兼容性设计,电磁兼容设计,46,连接示例: 直流电容、IGBT模块、吸收电路、驱动电路,开关电源电磁兼容性设计,电磁兼容设计,47,5. 导体形状及布局与电感之间的关系,开关电源电磁兼容性设计,电磁兼容设计,48,分布电感的作用,开关电源电磁兼容性设计,电磁兼容设计,49,分布电感的作用之二,开关电源电磁兼容性设计,电磁兼容设计,50,控制电路与主电路的电气隔离,开关电源电磁兼容性设计,电磁兼容设计,51,驱动信号的电磁兼容性设计,开关电源电磁兼容性设计,电磁兼容设计,52,驱动信号的电磁兼容性设计,2. 驱动信号线路面积的最小化,开关电源电磁兼容性设计,电磁兼容设计,53,PCB的电磁兼容设计,电源回路布局（功能区） 模数混合 电源去耦电容 平行高速信号线、时钟 印制线条的波阻抗 接地（一点）,电磁兼容设计,54,六层电路板构成,
