EMC性能是電源模塊設計的重要指標

電磁兼容領域，每個人都必須熟悉電源模塊，而EMC性能作為電源模塊的重要指標，你知道如何深入了解各種電源模塊的EMC性能嗎？在應用中，如何提高模塊的EMC保護能力？這篇文章將為你解答。

眾所周知，EMC是指電磁兼容性測試，指設備產生的電磁能量既不干擾其他設備，也不干擾其他設備的電磁能量。隔離電源模塊的EMC測試包括EMI測試和EMS測試，那么如何保證電源模塊的EMC性能呢？這篇文章將為大家揭曉。

每個人都必須熟悉電源模塊，而EMC性能作為電源模塊的重要指標，你知道如何深入了解各種電源模塊的EMC性能嗎？在應用中，如何提高模塊的EMC保護能力？這篇文章將為你解答。眾所周知，EMC是指電磁兼容性測試，指設備產生的電磁能量既不干擾其他設備，也不干擾其他設備的電磁能量。隔離電源模塊的EMC測試包括EMI測試和EMS測試，那么如何保證電源模塊的EMC性能呢？這篇文章將為大家揭曉。

一、EMC介紹

EMI電磁干擾是指被測設備干擾周圍設備的能力，主要包括傳導騷擾CE和輻射騷擾RE。電源模塊EMS電磁干擾是指根據國家標準GB/T16821-2007《通信電源設備通用試驗方法》規定的電源模塊試驗主要包括群脈沖抗干擾(EFT)、浪涌抗干擾(SURGE)、靜電放電抗干擾、輻射抗干擾等。

EMC的生產必須具備三個要素：干擾源、傳輸介質和敏感設備，如下圖1所示。如果三者中沒有一個不能構成EMC問題，則電源模塊的設計只能通過整改其中一個方面來實現EMC保護，例如根除干擾源，改進傳輸介質，避免干擾傳輸或將敏感設備遠離干擾源。

圖1.EMC三要素

二、EMC干擾防護-器件

電源模塊組件的選擇將直接影響模塊的整體性能。接下來，我們將介紹電源芯片、高頻變壓器、現場效應管和共模電感，如下所示。

場效應管:注意兩個參數:導電電阻和低柵極電荷，即影響模塊的EMC性能和整體效率，所以要做好兩者的平衡；

高頻變壓器：應確保直流損耗低，交流損耗低，泄漏感小，繞組之間需要良好的繞組布局，使開關電源工作時泄漏峰值盡可能??；

濾波電容器：應用于輸入端濾波器；應用于輸出端吸收開關頻率和高諧波電流組件。需求趨勢為小、大容量、高頻、低阻抗、高壓阻；

共模電感：與其它無源器件一樣，注意其電氣參數，如額定電壓、額定電流、電感、漏感等。

壓敏電阻：要求最大DC工作電壓大于電源和信號線DC工作電壓。

三、EMC干擾防護-電路設計

高功率密度和高轉換效率的電源模塊通常是開關電源。當開關管打開和關閉時，電壓和電流將被切斷，導致大瞬態變化(di/dt、dv/dt)。因此，無論電源模塊使用何種拓撲結構，只要打開和關閉電源，都會產生一定程度的EMC干擾，如圖2所示。

圖2.開關電源常見拓撲和斬波

通過優化自身的拓撲結構和規范PCB設計，可以提高電源模塊的EMC性能：

1.在電路設計中，保護裝置應放置在離產品靜電導入口最近的地方，原則是先保護后濾波；

2.在拓撲設計中，選擇連續導通模式(CCM)的拓撲，如Boost、全橋、推挽等拓撲；

3.在電路保護方面，建議在開關管上加入RC吸收電路和RCD吸收電路，并將其放置在開關管附近，以降低峰值電壓。π型濾波器和全波整流電路等濾波器電路應用于EMC傳輸電路。詳見圖3；

4.在PCB設計中，盡量鋪設大面積的地面，盡量減少對地面的劃分，減少回路面積，從而減少干擾。避免大面積隔離銅區，由于電磁等原因，大面積隔離銅區會影響模塊的可靠性；減少接線長度，從而減少動態節點處的電感，避免強電磁場。

圖3.EMC優化拓撲電源模塊

四、EMC干擾防護-外圍保護

作為一種模塊產品，電源模塊對體積的要求很高。如果僅依靠電源模塊的內部設計來滿足要求，產品的體積將非常大，成本將非常昂貴。由于吸收EMS的電子元件體積大，高級EMC干擾保護只能通過外圍電路設計滿足系統的EMS要求。

根據GB/T16821-2007國家標準《通信電源設備通用試驗方法》，傳導騷擾(CE)的波形一般分為低頻(150KHz~0.5MHz)、中頻(0.5MHz~5MHz)和高頻(5MHz~30MHz)三種成分。不同的情況需要不同的外圍電路來解決。

低頻：屬于差模騷擾，采用差模濾波電路解決；

中頻：由共模濾波電路和差模濾波電路共同解決的差模和共模騷擾；

高頻：屬于共模騷擾，采用差模濾波電路解決。

共模和差模干擾常同時存在于電源線中，因此電源EMI濾波器由共模濾波電路和差模濾波電路組成，如圖5所示。

圖4.EMC外圍推薦電路電源模塊

五、EMC干擾保護-優質電源模塊

電磁兼容的設計日益重要，對于獨立構建的電源模塊，不僅研發周期長，生產成本高，而且難以保證產品的一致性和可靠性。此時，可選擇高質量的電源模塊進行產品設計。