开关电源EMC滤波及其对EMI性能的影响

设备的电磁兼容性（EMC）对于电子设备的设计至关重要，而其中的一个重要方面就是滤波器的选择与应用。本文将介绍AC/DC和DC/DC开关电源的传导和辐射原理，并分析滤波器件对EMI性能的影响。

高效率和噪音问题

开关电源因其高效率、小体积和轻重量的特点而备受工程师青睐，但高效率也可能带来电噪声的问题。为了改善噪声问题，先进的设计采用低噪声的器件和拓扑结构，如谐振拓扑和“频率抖动”技术，以降低电磁辐射。开关电源的噪声主要源自于半导体器件的快速切换，而为了实现高效率，开关波形的上升和下降时间通常以纳秒为单位，这导致了高的dV/dt和di/dt电平，无法完全被抑制，从而可能在输入或输出线上产生传导的电压或电流噪声。

噪声类型及其测量

传导噪声主要分为差分模式（DM）噪声和共模（CM）噪声，通常两者会同时存在。DM噪声指的是在电力线回路之间测得的电压；CM噪声指的是在电源线和系统接地之间测得的电压，通常为定义阻抗的电压。功率转换器通常是高频CM噪声的电流源。传导噪声的测量可以使用示波器或分析仪进行，而CM噪声的测量需要使用线路阻抗稳定网络（LISN）等标准终端网络。

DC/DC转换器的输入滤波器

DC/DC转换器的系统通常会产生噪声，尽管没有专门的标准限制，但总体上必须符合EMC规定。板载DC/DC转换器通常至少包含一个并联输入电容，因此噪声通常在可以接受的范围内。但在一些应用中，如果需要更低的干扰电平，制造商可能建议在外部添加L-C滤波器，以降低DM噪声。在选择滤波器时，需要注意电感和电容的合适取值，过大的电感可能导致直流电阻增加、压降增大和磁饱和问题，而过大的电容会影响转换器稳定性和系统振铃。

AC/DC转换器的输入滤波器

AC/DC转换器通常需要内置滤波器以符合EMC标准，适用于工业、IT、医疗等应用。对于使用PCB布线连接到交流电源的小功率AC/DC转换器，制造商可能建议添加外部的‘X’电容和‘Y’电容滤波器，以满足更高的EMC辐射标准。在选择滤波器时，需要考虑电容值的限制和与转换器的连接方式，同时要注意滤波器与地之间的最低阻抗连接。另外，如果系统接地断开，需要防止危险漏电流流过‘Y’电容器。

EMC滤波在开关电源中扮演着重要的角色，有助于减少传导和辐射噪声，确保设备的电磁兼容性。通过合理选择和应用滤波器件，可以降低噪声水平，满足EMC标准要求。然而，EMC性能无法简单地由一个器件的性能预测，整个系统的设计和测试也是不可或缺的。在设计和应用中，建议与供应商合作，并进行必要的EMC测试，以确保设备符合相关的EMC规定。

关键词：EMC