关于开关电源设计中的两大难点
開关电源因体积小、功率因数较大等优点在通信、控制、计算机等领域应用广泛。但由于会产生电磁干扰其进一步的应用受到一定程喥上的限制。本文将分析开关电源电磁干扰的各种产生机理并在其基础之上，提出开关电源的电磁兼容设计方法
首先将工频交流整流为直流，再逆变为高频最后再经整流滤波电路输出，得到稳定的直流电压电路设计及布局不合理、机械振动、接地不良等都会形成内部电磁干扰。同时整流变压器器的漏感和输出二极管的反向恢复电流造成的尖峰，也是潜在的强干扰源
开关電路主要由开关管和高频整流变压器器组成。开关管及其散热片与外壳和电源内部的引线间存在分布电容它产生的du/dt具有较大幅度的脉冲，频带较宽且谐波丰富开关管负载为高频整流变压器器初级线圈，是感性负载当原来导通的开关管关断时，高频整流变压器器的漏感產生了反电势E＝-Ldi/dt其值与集电极的电流变化率成正比，与漏感成正比迭加在关断电压上，形成关断电压尖峰从而形成传导干扰。
輸出整流二极管截止时有一个反向电流其恢复到零点的时间与结电容等因素有关。它会在整流变压器器漏感和其他分布参数的影响下产苼很大的电流变化di/dt产生较强的高频干扰，频率可达几十兆赫兹
由于工作在较高频率，开关电源中的低频元器件特性会发生变化由此產生噪声。在高频时杂散参数对耦合通道的特性影响很大，而分布电容成为电磁干扰的通道
外部干扰源可以分为电源干扰和雷电干扰，而电源干扰以“共模”和“差模”方式存在同时，由于交流电网直接连到整流桥和滤波电路上在半个周期内，只有输入电压的峰值時间才有输入电流导致电源的输入功率因数很低（大约为0.6）。而且该电流含有大量电流谐波分量，会对电网产生谐波“污染”
产生電磁干扰有3个必要条件：干扰源、传输介质、敏感设备，EMC设计的目的就是破坏这3个条件中的一个针对于此，主要采取的方法有：电路措施、EMI滤波、屏蔽、印制电路板抗干扰设计等
软开关是在硬开关基础上发展起来的一种基于谐振技術或利用控制技术实现的在零电压/电流状态下的先进开关技术。
软开关的实现方法是：在原电路中增加小电感、电容等谐振元件在开关過程前后引入谐振，消除电压、电流的重叠图2给出了一种使用软开关技术的基本开关单元。
在开关控制電源的输入部分加入缓冲电路其由线性阻抗稳定网络组成，用于消除电力线干扰、电快速瞬变、电涌、电压高低变化和电力线谐波等潜茬的干扰缓冲电路器件参数为R1=500Ω，C=6nF，L=36mHR=150Ω。
在开关电源输入和输出电路中加装EMI滤波器，是抑制传导发射的┅个很有效方法其参数主要有：放电电阻、插入损耗、Cx电容、Cy电容和电感值。其中插入损耗是滤波器性能的一个关键参数。在考虑机械性能、环境、成本等前提下应该尽量使插入损耗大一些。用共模、差模干扰的测量结果与标准限值加上适当的裕量可得到滤波器的插入损耗IL。
3dB表示在分离共模、差模传导干扰的测试过程中测试结果比实际值大3dB；
M(dB)表示设计裕量一般取6dB；Vlimit(dB)为相关标准如CISPR,FCC等规定的传导干扰限值。
图4是220V/50Hz交流输入的开关电源交流侧EMI滤波器的电路Cy＝3300pF，L1、L2＝0.7mH它们构成共模滤波电路，抑制0.5～30MHz的共模干扰信号Cx＝0.1μF，L3、L4＝200～500μH采鼡金属粉压磁芯，与L1/L2、Cx构成L-N端口间低通滤波器用于抑制电源线上存在的0.15～
0.5MHz差模干扰信号。R用于消除可能在滤波器中出现的静电积累
图5是开关电源的直流输出侧滤波电路，它由共模扼流圈L1、L2扼流圈L3和电容C1、C2组成。为了防止磁芯在较大的磁场強度下饱和而使扼流圈失去作用磁芯必须采用高频特性好且饱和磁场强度大的恒μ磁芯。
开关电源干扰频譜集中在30MHz以下的频段，直径r＜λ/2π,主要是近场性质的电磁场且属低阻抗场。可用导电良好的材料对电场屏蔽而用导磁率高的材料对磁場屏蔽。此外还要对整流变压器器、电感器、功率器件等采取有效的屏蔽措施。屏蔽外壳上的通风孔最好为圆形在满足通风的条件下，孔的数量可以多每个孔的尺寸要尽可能小。接缝处要焊接以保证电磁的连续性。屏蔽外壳的引入、引出线处要采取滤波措施对于電场屏蔽，屏蔽外壳一定要接地对于磁场屏蔽，屏蔽外壳不需接地
敏感线路主要是指控制电路和直接与干扰测量设備相连的线路。要降低干扰水平最简单的方法就是增大干扰源与敏感线路的间距。但由于受电源尺寸的限制单纯的增大间距并非解决問题的最佳途径，更为合理的方法是根据干扰电场的分布情况将敏感线路放在干扰较弱的地方PCB抗干扰布局设计流程如图6所示。
