反激式開關電源EMI設計與整改（1）
1.EMI法規(guī)及測試規(guī)范
全電磁兼容性是指設備或系統(tǒng)在其電磁環(huán)境中符合要求運行并不對其環(huán)境中的任何設備產(chǎn)生無法忍受的電磁干擾的能力。電源對外部干擾(EMI)適用表1標準。
表1 EMI標準
電源對外部干擾的免疫能力(EMS)適用表2標準。
表2 EMS標準
EMI與EMS存在密切關系，本文主要討論射頻的傳導與輻射，其頻率測試范圍為150k-1GHz，最新標準EN55032明確規(guī)定了110Vac、230Vac兩檔測試電壓，EMI測試方法及限值分別如下圖所示。
圖1 傳導測試方法與限值
圖2 輻射測試方法與限值
可見，傳導測試是有路徑的，干擾通過傳導電流或位移電流傳至LISN；而輻射測試并無路徑，干擾是通過空間交變電磁場來傳播。
2.反激變換器時頻域分析方法
分段線性化為開關變換器的時域分析方法，如圖3所示，反激變換器可分為四段分析。
T1磁化模態(tài)
Tr傳輸模態(tài)
T2消磁模態(tài)
T3振蕩模態(tài)
圖3 反激變換器四段工作模態(tài)
在一個開關周期結(jié)束時，變壓器儲存的能量尚未釋放完畢，沒有T3振蕩模態(tài)，定義為連續(xù)導電模式(CCM)，否則稱之為不連續(xù)導電模式(DCM)。
傅里葉變換為開關變換器的頻域分析方法，分連續(xù)傅里葉變換和離散傅里葉變換，分別定義如下：
反激變換器主開關管的時頻域仿真波形如圖4所示。
(a) Vds時域波形
（b）Vds頻譜分布
圖4 反激變換器CCM與DCM時頻域波形
可見，開關波形的頻譜分量是以開關頻率的整數(shù)倍為中心展開且幅值隨工作模式變化明顯；工作模式是導致110Vac和230Vac的EMI測試結(jié)果差異的主要原因。
3.EMI理論基礎與整改措施
麥克斯韋方程組是分析EMI的理論基礎，高斯電場和磁場定律描述了電場和磁場的性質(zhì)：電磁是不完全對稱的，不存在磁單極子卻存在單一電荷，有N就有S，磁場線是閉合的。法拉第電磁感應定律揭示出變化的磁場產(chǎn)生電場。安培-麥克斯韋定律指出了傳導電流和位移電流的存在，其中位移電流是電場隨時間變化產(chǎn)生的電流，是傳導定量分析的基礎。
根據(jù)干擾信號在開關電源中的傳播路徑可分為差模干擾與共模干擾：差模干擾是指L線與N線之間的干擾，而共模干擾是指L線或N線對PE之間的干擾。
反激式開關電源的EMI整改措施歸納如下，我們將在后兩期為大家深入探討。
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