【电路ca什么意思】开关电源的EMI

开关电源越来越广泛地应用于各种控制设备、通信设备和家电，电磁干扰问题及与其他电子设备的电磁兼容性问题越来越受到关注，今后电磁干扰及相关问题将得到更多的研究。

开关电源的EMI干扰源集中在电源开关、整流二极管、变压器等。

1电源开关管

电源开关管在开-关高速循环转换状态下工作，dv/dt和di/dt都急剧转换，因此电源开关管是电场耦合的主要干扰源，也是磁场耦合的主要干扰源。

在电路的电感和寄生电感中，快速电流变化产生磁场，产生高电压尖峰。

电路的电容器及寄生容量中快速的电压变化会产生电场，从而产生高电流尖峰：

图1开关管的伏安波形

磁场和电场的噪声与变化的电压、电流和耦合通道(如寄生电感和电容器)直接相关。降低电压率du/dt和电流变化率di/dt，减小相应的杂散电感和电容器值，可以减少上述磁场和电场产生的噪音，从而减少EMI干扰。

2变压器

变压器的EMI源与泄漏感相对应的di/dt快速循环转换、一级层间容量、变压器的泄漏感是电力开关管道切断峰值电压的重要原因之一。

初级二次泄漏感和初级层间容量、二次层间容量、初级和二次之间的结合容量是噪音的通道。主要或次要层间电容器可以通过减少绕组的层数来减少，增加变压器骨架窗的宽度可以减少绕组的层数。分离的绕组(如第一三明治旁路)可以减少第一次泄漏，但第一次和第二次接触区域会增加，从而增加第一次和第二次耦合电容器。使用铜皮的法拉第屏蔽可以减少初级和次级之间的耦合电容器。Faraday屏蔽层必须包裹在主要和次要之间，并接收主要或次要顶点(例如，主要和次要顶点)。Faraday屏蔽层降低了主次耦合系数，提高了泄漏感。

变压器中包含的寄生电容模型如图3所示。

Cp:一次绕组的层间容量。Coe:输出线对地球电容。Cme:核心-地球电容。Ca:从最外面的绕组到核心的电容器。Ct:辅助绕组到辅助绕组的容量。Cs:从第一次绕组到第二次绕组的电容器。Cm:从最内侧的第一绕组到磁芯的电容器。图2变压器寄生电容模型

RCD钳形电路(图3)用于抑制由于变压器的一次泄漏而在开关关闭期间发生的电压尖峰。添加RCD电路会消耗一定的电力，从而降低系统效率，提高成本，因此必须根据实际需要使用。

图3 RCD吸收电路

3 整流二极管

整流二极管的 EMI 来源集中体现在反向恢复特性上，反向恢复电流的断续点会在电感（引线电感、杂散电感等）产生高 dv/dt，从而导致强电磁干扰。

理想的二极管在承受反向电压时截止，不会有反向电流通过。而实际二极管正向导通时，PN结内的电荷被积累，当二极管承受反向电压时，PN结内积累的电荷将释放并形成一个反向恢复电流，它恢复到零点的时间与结电容等因素有关。反向恢复电流在变压器漏感和其他分布参数的影响下将产生较强烈的高频衰减振荡。因此，输出整流二极管的反向恢复噪声也成为开关电源中一个主要的干扰源。可以通过在二极管两端并联RC来抑制（如图4）。

图4 二极管RC电路

4 PCB

PCB 是上述干扰源的耦合通道，Layout的设计优劣，直接对应着对上述 EMI 源抑制的好坏。

PCB画板时要注意以下几个回路尽量短（如图5）：

• 初级大电流回路
• 次级大电流回路
• 辅助绕组VCC供电回路
• RCD吸收回路

图5 主要回路

5 总结

如今在开关电源体积越来越小，功率密度越来越大的趋势下，EMI/EMC问题成为了开关电源稳定性的一个关键因素，也是一个最容易忽视的方面。开关电源的EMI抑制技术在开关电源设计中占有很重要的位置。实践证明，EMI问题越早考虑、越早解决，费用越小、效果越好。希望本文能对广大工程师后续设计有一定的参考作用。

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