开关电源模块EMC兼容设计解析

    随着时代的发展，开关电源模块技术越来越完善，与传统电源相比，其具有小体积、高效率、高可靠性、稳压输出等众多优点，逐渐取代了传统的整流电源。开关电源因为工作频率高、能够快速产生电流、电压变化，所以会产生尖峰及谐波干扰，这些干扰会通过传导、辐射及串扰等途径影响设备和附近电子系统的正常工作。

    现在我国已经开始对电子产品要求实行3C认证了，所以设备能否满足应用的电磁标准，会直接影响到产品是否能在市场上销售。因此根据开关电源模块的特性做好外围电路的设计，是产品通过认证和提高现场防护的关键。EMC的产生主要是干扰源、敏感设备和传输介质这三个问题，只要针对其中一个问题进行改动都可以实现防护，比如是：将干扰源去掉、远离敏感设备和改善传输介质。

    电源模块在设计时可优化拓扑结构及PCB设计等进行提成EMC干扰防护。在电路设计中可以优先保护后滤波的方式，保护元件设计在静电导入口的位置。在防护电路方面开关管建议加RC吸收和RCD吸收电路，从而降低尖峰电压，在EMC传输路径上建议使用π型滤波和全波整流电路。在拓扑设计中优先选择连续导通模式CCM。在PCB设计中尽量大面积铺地、减少回路面积、布线长度、动态节点电感及大面积孤立铜区。

    模块因为是小体积设计，如果仅靠内部电路设计是满足不了EMC干扰保护的，所以吸收EMS的元件体积都是非常大的，一般EMC干扰高防护都是通过外围电路来提升其性能。一般有差模跟共模影响，可根据实际需要使用不同电路解决。如传导骚扰波形为低频时可采用差模滤波电路、中频采用共模和差模滤波电路、高频属于共模干扰。

    在设计中，选择不同的元件也会直接影响模块的性能，在选择高频变压器时应保证交流、直流损耗低，漏感小且良好的绕组布局。选择滤波电容时注意考虑小体积、大容量、高耐压及高频低阻化。选择压敏电阻时需电源直流电压小于最大直流电压，在实际应用中要关注场效应管的导通电阻和低栅极电荷，这两者不仅影响其效率，还影响EMC性能，需做好平衡。

    开关电源的绝缘特性可以当是一种共模防护性能，比如输入正负100和PG的绝缘为1500VAC，也就是该电源模块的浪涌和EFT的共模抗干扰为2000VDC以上。这需要我们熟悉各种元件的特点和弱点，才能更好的安排和避免失效影响正常工作。比如压敏电阻有可能在多次冲击下导致其漏电流增大而发热自燃及短路。

    现在市场上很多开关电源是有UL、CE、3C认证的，这些产品的EMI性能是有保证的，但是单独模块是没有3C的。在实际应用中，有少数认证是不通过的，这主要是开关电源的EMI测试方法的问题，在认证测试时，是使用电阻性负载测试的行业做法，和实际应用系统及带负载测试是不一样的。 而实际负载可能包含了大量的高频电磁骚扰，再通过开关电源模块的寄生电容耦合到输入线缆上，从而导致测试失败。