离线式
开关电源中存在的高电压高电流开关波形会产生 电磁干扰(EMI)。这些电磁干扰以传导和辐射的形式存 在。因此，所有离线式电源的设计都必须考虑衰减或抑 制EMI干扰，以满足可接受的标准要求。 本设计指南讨论了TOPSwitch电源中降低传导EMI的设计 方法，使其低于通常的标准限制要求。对变压器、
PCB板 布局以及EMI滤波器进行合理适当的设计，不仅可以降 低传导EMI，而且抑制辐射EMI干扰，同时可以提高电 源的EMI抗干扰度。这些技术同样可用在直流输入电压 的情况，比如电信及电视电缆通讯（或电缆通信）。
安全性是至关重要的问题。在选择EMI滤波器元件、变压器加强绝缘的设计以及PCB板初次级间距时都要对安全性 加以考虑。事实上，安全性与电源或EMI滤波器的设计是 分不开的，很难将安全性作为一个单独的问题加以讨论。 因此，此设计指南也将提供满足安规要求的TOPSwitch电 源设计指导。
EMI规范 在针对目标市场研发系列产品时必须清楚所适用的EMI规 范要求。在美国，联邦通讯委员会(FCC)规定有EMI规范 要求。加拿大的规范类似于FCC规范要求。图1所示为 FCC标准第15节中J部分所规定的传导干扰限制。值得注意 的是，该限定只是针对准峰值的检测方法。第15节的最新 补充说明允许生产商在测试时使用C.I.S.P.R.第22版中的限 定标准作为替代，以证明其测试结果满足要求(1)。 欧盟(EC)的很多国家也建立了电磁干扰兼容性的协调 计划。适用于信息技术设备的EN55022就是首批协调文 件之一。EN55022以及相应的测量文件C.I.S.P.R.22版规定 了欧盟市场中信息技术产品关于传导干扰限制，如图2所 示。事实上，EN55022的限定与C.I.S.P.R.22版的标准限定 是相同的。注意，classA和class B规范限制都是使用平均 值及准峰值检测方法的(2) (3)。 图3所示为适用于德国市场的众所周知的最严格的VDE 0871规范（窄带限制）。传统上都将此作为设计目标。 德国规范Vfg 1046/1984要求信息技术或电子数据处理设 备要满足VDE 0871的class B窄带限制要求，其测试频段 从10 kHz至30 MHz。注意，规范中的限定仅适用于准峰 值检测方式。当产品的市场仅在德国时，可以选择要么 满足Vfg 1046/1984的规范要求，要么满足新的德国规范 Vfg 243/1991（如Vfg 46/1992所更新）的要求。在新的规 范当中，将测试起始频率点从10 kHz放宽至150 kHz，从 而与EN55022的150 kHz至30 MHz的测试频段相协调。 Vfg243/1991规定了准峰值限定而Vfg46/1992增加了平均 值限定，如图4所示。与VDE0871(4) (5) (6)相比，图3同时显 示了Vfg 243/1991 class B的准峰值限定。满足VDE 0871（根据Vfg1046/1984）的EMI滤波器设计在成本上往往高 于满足Vfg/243规范要求的滤波器设计。 传导干扰的测量 详细的测试设备以及测量方法在各种EMI规范当中都有所 介绍，但一般概念都是相同的。都是使用输入阻抗稳定网 络(LISN)对传导干扰进行测量。
图5中为在LISN内由LF和 CF表示的等效滤波器电路，该滤波网络使得输入线电压频 率的电流能够直接通过，而电源高频的传导干扰电流会流 经耦合电容CC和检测电阻RS。频谱分析仪或EMI接收机读 取由VSL和VSN检测得到的电流干扰信号的幅值，其单位为 dBµV，而VSL和VSN为RSL和RSN两端的电压。
图6所示为标准要求的典型的传导干扰测试台设置，该测 试台为木制，至少80 cm高并且不能有任何金属扣件(7)连 接。如图所示，被测件、LISN网络及负载都要放置在距 离测试台边缘40 cm的地方。被测件与AC输入的LISN之 间以及被测件与DC输出的负载之间使用6英尺的电缆连 接。LISN及负载都距离被测件80 cm，将多余的电缆捆 扎起来以防止其呈现感性。测试台的边缘要紧靠在一个至 少两平方米面积的垂直参考平面上。LISN网络要使用一条 低阻抗的高频接地母线或编织电缆连接至参考平面上。
对某些应用，如果电源及负载都在同一个封装当中，则被 测件与负载之间的电缆可以省略不用。 在设计试验阶段以及符合性预测时，由于EMI接收机价格 贵而且不易使用，强烈建议使用频谱分析仪进行测量。传 导和辐射干扰测量时，频谱分析仪应具备10 kHz至1 Ghz 的频率范围、较宽的分辨带宽（包含C.I.S.P.R.所规定 的200 Hz、9 kHz及120 kHz带宽）、内置的准峰值检波 器、用于平均值测量的低于3 Hz的视频滤波器带宽调节 能力、峰值测量时的最大保持功能以及精确的经过温度补 偿的本地振荡器，该振荡器要能够对100 kHz的显示信号 进行定位并且频率漂移非常小。HP 8591EM和
Tektronix 2712(option12)(8)为两个较低成本的频谱分析仪，足以满足 传导干扰符合性预测的使用要求。
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发表于 2022-7-28 13:46
