emcppt(EMC電源知識)
1.EMC電源知識
開關(guān)電源電磁標準及其干擾抑制 一、引言 電磁兼容性（EMC）是指電子設(shè)備或系統(tǒng)在規(guī)定的電磁環(huán)境電平下不因電磁干擾而降低性能指標，同時它們本身產(chǎn)生的電磁輻射不大于規(guī)定的極限電平，不影響其它電子設(shè)備或系統(tǒng)的正常運行，并達到設(shè)備與設(shè)備、系統(tǒng)與系統(tǒng)之間互不干擾、共同可靠地工作的目的。
世界各國都相應(yīng)制定了自己的EMC標準。比如國際電工委員會的1EC61000及（C1SPR系列標準、歐洲共同體的FN系列標準、美國聯(lián)邦通信委的FCC系列標準和我國現(xiàn)行的GT3/T13926系列EMC標準等。
隨著國際電磁兼容法規(guī)的日益嚴格，產(chǎn)品的電磁兼容性能越來越受到重視。 開關(guān)電源作為一種電源設(shè)備，其應(yīng)用越來越廣泛。
隨著電力電子器件的不斷更新?lián)Q代，開關(guān)電源的開關(guān)頻率及開關(guān)速度不斷提高，但開關(guān)的快速通斷，引起電壓和電流的快速變化。這些瞬變的電壓和電流，通過電源線路、寄生參數(shù)和雜散的電磁場耦合，會產(chǎn)生大量的電磁干擾。
二、開關(guān)電源的干擾源分析 開關(guān)電源產(chǎn)生的電磁干擾（EMI），按耦合通道來分，可分為傳導(dǎo)干擾和輻射干擾；按噪聲干擾源種類來分可分為尖峰干擾和諧波干擾。開關(guān)電源在工作過程中所產(chǎn)生的浪涌電流和尖峰電壓就形成了干擾源，工頻整流濾波使用的大電容充電放電、開關(guān)管高頻工作時的電壓切換以及輸出整流二極管的反向恢復(fù)電流都是這類干擾源。
三、電磁干擾的抑制措施 電磁干擾由三個基本要素組合而產(chǎn)生：電磁干擾源；對該干擾能量敏感的設(shè)備；將電磁干擾源傳輸?shù)矫舾性O(shè)備的媒介即傳輸通道或藕合途徑。對開關(guān)電源產(chǎn)生的電磁干擾所采取的抑制措施，主要從兩個方而考慮：一是減小干擾源的干擾強度；一是切斷干擾傳播途徑。
常用的抗干擾措施包括電路的隔離、屏蔽、接地、加裝EMI濾波器以及PCB板的合理布局與布線。 1.電路的隔離 在開關(guān)電源中，電路的隔離主要有：模擬電路的隔離、數(shù)字電路的隔離、數(shù)字電路與模擬電路之間的隔離。
主要目的是通過隔離元器件把噪聲干擾的路徑切斷，從而達到抑制噪聲干擾的效果。對于開關(guān)電源的模擬信號控制系統(tǒng)的隔離，交流信號一般采用變壓器隔離，直流信號一般采用線性隔離器（如線性光電耦器）隔離。
數(shù)字電路的隔離主要有：脈沖變壓器隔離、光電耦合器隔離等。其中數(shù)字量輸入隔離方式主要采用脈沖變壓器隔離、光電耦合器隔離；而數(shù)字量輸出隔離方式主要采用光電耦合器隔離、高頻變壓器隔離。
2. 屏蔽 屏蔽一般分為兩類，一類是靜電屏蔽，主要用于防止靜電場和恒定磁場的影響；另一類是電磁屏蔽，主要用于防止交變電場、交變磁場以及交變電磁場的影響。屏蔽是抑制開關(guān)電源輻射干擾的有效方法。
可以用導(dǎo)電良好的材料對電場屏蔽，而用導(dǎo)磁率高的材料對磁場屏蔽。 3.接地 為防止各種電路在工作中產(chǎn)生互相干擾，使之能相互兼容地工作，根據(jù)電路的性質(zhì)，將工作接地分為不同的種類。
比如直流地、交流地、數(shù)字地、模擬地、信號地、功率地、電源地等。在電路的設(shè)計中，應(yīng)將交流電源地與直流電源地分開，模擬電路與數(shù)字電路的電源地分開，功率地與弱電地分開。
4. 加裝EMI濾波器 電源濾波器安裝在電源線與電子設(shè)備之間，用于抑制電源線引出的傳導(dǎo)干擾，又可以降低從電網(wǎng)引入的傳導(dǎo)干擾，對提高設(shè)備的可靠性有重要的作用。開關(guān)電源產(chǎn)生的電磁干擾以傳導(dǎo)干擾為主，而傳導(dǎo)干擾又分差模騷擾和共模干擾兩種。
構(gòu)成開關(guān)電源EMI濾波器的基本網(wǎng)絡(luò)如圖1所示。該濾波器由共模扼流圈L、差模電容Cx和共模電容Cy組成。
共模扼流圈L由兩個繞在同一個高磁導(dǎo)率磁芯上的繞組構(gòu)成，其結(jié)構(gòu)使差模電流產(chǎn)生的磁通相互抵消。這種結(jié)構(gòu)以較小體積獲得較大的電感值，并且不用擔心由于工作電流導(dǎo)致飽和。
每個繞組與電容Cy分別組成L-E和N-E兩對獨立端口的低通濾波器，形成共模濾波網(wǎng)絡(luò)，用來抑制電源線上存在的共模干擾。至于共模扼流圈L、差模電容Cx和共模電容Cy的取值大小，應(yīng)盡量做到濾波器的諧振頻率低于開關(guān)電源的工作頻率，這樣可以實現(xiàn)對整個頻段的濾波。
圖1 開關(guān)電源EMI濾波器 5.PCB板的合理布局與布線 開關(guān)電源的輻射干擾與電流通路中的電流大小，通路的環(huán)路面積，以及電流頻率的平方等三者的乘積成正比，即輻射干擾E∝I·A·f 2。運用這一關(guān)系的前提是通路尺寸遠小于頻率的波長。
上述關(guān)系式表明減小通路面積是減小輻射騷擾的關(guān)鍵，這是說開關(guān)電源的元器件要彼此緊密排列。在初級電路中，要求輸入端電容、晶體管和變壓器彼此靠近，且布線緊湊；在次級電路中，要求二極管、變壓器和輸出端電容彼此貼近。
在印制板上，將正負載流導(dǎo)線分別布在印制板的兩面，并設(shè)法使兩個載流導(dǎo)體彼此間保持平行，因為平行緊靠的正負載流導(dǎo)體所產(chǎn)生的外部磁場是趨向于相互抵消的。 四、結(jié)束語 要提高開關(guān)頻率，提高開關(guān)電源產(chǎn)品的質(zhì)量，電磁兼容性是不容忽視的問題。
產(chǎn)生開關(guān)電源電磁干擾的因素還很多，抑制電磁干擾還有大量的工作。只有在設(shè)計時充分考慮電磁兼容問題，才能使開關(guān)電源得到更普遍的應(yīng)用。
2.EMC電源知識
開關(guān)電源電磁標準及其干擾抑制 一、引言電磁兼容性（EMC）是指電子設(shè)備或系統(tǒng)在規(guī)定的電磁環(huán)境電平下不因電磁干擾而降低性能指標，同時它們本身產(chǎn)生的電磁輻射不大于規(guī)定的極限電平，不影響其它電子設(shè)備或系統(tǒng)的正常運行，并達到設(shè)備與設(shè)備、系統(tǒng)與系統(tǒng)之間互不干擾、共同可靠地工作的目的。
世界各國都相應(yīng)制定了自己的EMC標準。比如國際電工委員會的1EC61000及（C1SPR系列標準、歐洲共同體的FN系列標準、美國聯(lián)邦通信委的FCC系列標準和我國現(xiàn)行的GT3/T13926系列EMC標準等。
隨著國際電磁兼容法規(guī)的日益嚴格，產(chǎn)品的電磁兼容性能越來越受到重視。開關(guān)電源作為一種電源設(shè)備，其應(yīng)用越來越廣泛。
隨著電力電子器件的不斷更新?lián)Q代，開關(guān)電源的開關(guān)頻率及開關(guān)速度不斷提高，但開關(guān)的快速通斷，引起電壓和電流的快速變化。這些瞬變的電壓和電流，通過電源線路、寄生參數(shù)和雜散的電磁場耦合，會產(chǎn)生大量的電磁干擾。
二、開關(guān)電源的干擾源分析 開關(guān)電源產(chǎn)生的電磁干擾（EMI），按耦合通道來分，可分為傳導(dǎo)干擾和輻射干擾；按噪聲干擾源種類來分可分為尖峰干擾和諧波干擾。開關(guān)電源在工作過程中所產(chǎn)生的浪涌電流和尖峰電壓就形成了干擾源，工頻整流濾波使用的大電容充電放電、開關(guān)管高頻工作時的電壓切換以及輸出整流二極管的反向恢復(fù)電流都是這類干擾源。
三、電磁干擾的抑制措施電磁干擾由三個基本要素組合而產(chǎn)生：電磁干擾源；對該干擾能量敏感的設(shè)備；將電磁干擾源傳輸?shù)矫舾性O(shè)備的媒介即傳輸通道或藕合途徑。對開關(guān)電源產(chǎn)生的電磁干擾所采取的抑制措施，主要從兩個方而考慮：一是減小干擾源的干擾強度；一是切斷干擾傳播途徑。
常用的抗干擾措施包括電路的隔離、屏蔽、接地、加裝EMI濾波器以及PCB板的合理布局與布線。1.電路的隔離 在開關(guān)電源中，電路的隔離主要有：模擬電路的隔離、數(shù)字電路的隔離、數(shù)字電路與模擬電路之間的隔離。
主要目的是通過隔離元器件把噪聲干擾的路徑切斷，從而達到抑制噪聲干擾的效果。對于開關(guān)電源的模擬信號控制系統(tǒng)的隔離，交流信號一般采用變壓器隔離，直流信號一般采用線性隔離器（如線性光電耦器）隔離。
數(shù)字電路的隔離主要有：脈沖變壓器隔離、光電耦合器隔離等。其中數(shù)字量輸入隔離方式主要采用脈沖變壓器隔離、光電耦合器隔離；而數(shù)字量輸出隔離方式主要采用光電耦合器隔離、高頻變壓器隔離。
2. 屏蔽屏蔽一般分為兩類，一類是靜電屏蔽，主要用于防止靜電場和恒定磁場的影響；另一類是電磁屏蔽，主要用于防止交變電場、交變磁場以及交變電磁場的影響。屏蔽是抑制開關(guān)電源輻射干擾的有效方法。
可以用導(dǎo)電良好的材料對電場屏蔽，而用導(dǎo)磁率高的材料對磁場屏蔽。3.接地為防止各種電路在工作中產(chǎn)生互相干擾，使之能相互兼容地工作，根據(jù)電路的性質(zhì)，將工作接地分為不同的種類。
比如直流地、交流地、數(shù)字地、模擬地、信號地、功率地、電源地等。在電路的設(shè)計中，應(yīng)將交流電源地與直流電源地分開，模擬電路與數(shù)字電路的電源地分開，功率地與弱電地分開。
4. 加裝EMI濾波器 電源濾波器安裝在電源線與電子設(shè)備之間，用于抑制電源線引出的傳導(dǎo)干擾，又可以降低從電網(wǎng)引入的傳導(dǎo)干擾，對提高設(shè)備的可靠性有重要的作用。開關(guān)電源產(chǎn)生的電磁干擾以傳導(dǎo)干擾為主，而傳導(dǎo)干擾又分差模騷擾和共模干擾兩種。
構(gòu)成開關(guān)電源EMI濾波器的基本網(wǎng)絡(luò)如圖1所示。該濾波器由共模扼流圈L、差模電容Cx和共模電容Cy組成。
共模扼流圈L由兩個繞在同一個高磁導(dǎo)率磁芯上的繞組構(gòu)成，其結(jié)構(gòu)使差模電流產(chǎn)生的磁通相互抵消。這種結(jié)構(gòu)以較小體積獲得較大的電感值，并且不用擔心由于工作電流導(dǎo)致飽和。
每個繞組與電容Cy分別組成L-E和N-E兩對獨立端口的低通濾波器，形成共模濾波網(wǎng)絡(luò)，用來抑制電源線上存在的共模干擾。至于共模扼流圈L、差模電容Cx和共模電容Cy的取值大小，應(yīng)盡量做到濾波器的諧振頻率低于開關(guān)電源的工作頻率，這樣可以實現(xiàn)對整個頻段的濾波。
圖1 開關(guān)電源EMI濾波器5.PCB板的合理布局與布線開關(guān)電源的輻射干擾與電流通路中的電流大小，通路的環(huán)路面積，以及電流頻率的平方等三者的乘積成正比，即輻射干擾E∝I·A·f 2。運用這一關(guān)系的前提是通路尺寸遠小于頻率的波長。
上述關(guān)系式表明減小通路面積是減小輻射騷擾的關(guān)鍵，這是說開關(guān)電源的元器件要彼此緊密排列。在初級電路中，要求輸入端電容、晶體管和變壓器彼此靠近，且布線緊湊；在次級電路中，要求二極管、變壓器和輸出端電容彼此貼近。
在印制板上，將正負載流導(dǎo)線分別布在印制板的兩面，并設(shè)法使兩個載流導(dǎo)體彼此間保持平行，因為平行緊靠的正負載流導(dǎo)體所產(chǎn)生的外部磁場是趨向于相互抵消的。四、結(jié)束語要提高開關(guān)頻率，提高開關(guān)電源產(chǎn)品的質(zhì)量，電磁兼容性是不容忽視的問題。
產(chǎn)生開關(guān)電源電磁干擾的因素還很多，抑制電磁干擾還有大量的工作。只有在設(shè)計時充分考慮電磁兼容問題，才能使開關(guān)電源得到更普遍的應(yīng)用。
3.有pcb和硬件設(shè)計基礎(chǔ),如何學習EMC EMI?
從MI/EMC 設(shè)計經(jīng)典問題中學習。
1、為什么要對產(chǎn)品做電磁兼容設(shè)計？
答： 滿足產(chǎn)品功能要求、減少調(diào)試時間， 使產(chǎn)品滿足電磁兼容標準的要求， 使產(chǎn)品不會對系統(tǒng)中的其它設(shè)備產(chǎn)生電磁干
擾。
2、對產(chǎn)品做電磁兼容設(shè)計可以從哪幾個方面進行？
答： 電路設(shè)計（包括器件選擇）、軟件設(shè)計、線路板設(shè)計、屏蔽結(jié)構(gòu)、信號線/電源線濾波、電路的
接地方式設(shè)計。
3、在電磁兼容領(lǐng)域， 為什么總是用分貝（ dB） 的單位描述？
答： 因為要描述的幅度和頻率范圍都很寬， 在圖形上用對數(shù)坐標更容易表示， 而 dB 就是用對數(shù)表示
時的單位。
4、關(guān)于 EMC， 我了解的不多， 但是現(xiàn)在電路設(shè)計中數(shù)據(jù)傳輸?shù)乃俾试絹碓娇欤?我在制做 PCB 板的時候，也遇到了一些
PCB 的 EMC 問題， 但是覺得太潛。 我想好好在這方面學習學習， 并不是隨大流，大家學什么我就學什么，是自己真的覺得
EMC 在今后的電路設(shè)計中的重要性越來越大， 就像我在前面說的， 自己了解不深， 不知道怎么入手， 想問問， 要在 EMC 方面
做的比較出色， 需要有哪些基礎(chǔ)知識， 應(yīng)該學習哪些基礎(chǔ)課程。 如何學習才是一條比較好的道路， 我知道任何一門學問學
好都不容易，也不曾想過短期內(nèi)把他搞通， 只是希望給點建議， 盡量少走一些彎路。
答： 關(guān)于 EMC 需要首先了解一下 EMC 方面的標準， 如 EN55022(GB9254) , EN55024， 以及簡單測試原理， 另外需要了解
EMI 元器件的使用， 如電容， 磁珠， 差模電感， 共模電感等， 在 PCB 層面需要了解 PCB 的布局、層疊結(jié)構(gòu)、高速布線對 EMC
的影響以及一些規(guī)則。 還有一點就是對出現(xiàn) EMC 問題需要掌握一些分析與解決思路。這些今后是作為一個硬件人員必須掌握
的基本知識！
5.PCB 設(shè)計中如何解決高速布線與 EMI 的沖突？
答： 因 EMI 所加的電阻電容或 ferrite bead（磁珠） ， 不能造成信號的一些電氣特性不符合規(guī)范。所以， 最好先用安
排走線和 PCB 疊層的技巧來解決或減少 EMI 的問題，如高速信號走內(nèi)層。 最后才用電阻電容或 ferrite bead 的方式， 以
降低對信號的傷害。
6.在高速 PCB 設(shè)計時， 設(shè)計者應(yīng)該從那些方面去考慮 EMC、EMI 的規(guī)則呢？
答：一般 EMI/EMC 設(shè)計時需要同時考慮輻射（radiated） 與傳導(dǎo)（conducted） 兩個方面. 前者歸屬于頻率較高的部分
(>30MHz) 后者則是較低頻的部分（<30MHz） . 所以不能只注意高頻而忽略低頻的部分. 一個好的 EMI/EMC 設(shè)計必須一開始布局
時就要考慮到器件的位置， PCB 迭層的安排， 重要聯(lián)機的走法， 器件的選擇等， 如果這些沒有事前有較佳的安排， 事后
解決則會事倍功半， 增加成本. 例如時鐘產(chǎn)生器的位置盡量不要靠近對外的連接器， 高速信號盡量走內(nèi)層并注意特性阻抗
匹配與參考層的連續(xù)以減少反射， 器件所推的信號之斜率（slew rate） 盡量小以減低高頻成分， 選擇去耦合
(decoupling/bypass) 電容時注意其頻率響應(yīng)是否符合需求以降低電源層噪聲. 另外， 注意高頻信號電流之回流路徑使其回
路面積盡量小（也就是回路阻抗 loop impedance 盡量?。?以減少輻射. 還可以用分割地層的方式以控制高頻噪聲的范圍. 最
后， 適當?shù)倪x擇 PCB 與外殼的接地點（chassis ground） 。
7.PCB 設(shè)計時， 怎樣通過安排迭層來減少 EMI 問題？
答： 首先， EMI 要從系統(tǒng)考慮， 單憑 PCB 無法解決問題。 層疊對 EMI 來講， 我認為主要是提供信號最短回流路徑， 減小
耦合面積， 抑制差模干擾。 另外地層與電源層緊耦合， 適當比電源層外延， 對抑制共模干擾有好處。
4.什么是EMCEMC是
EMC是Electro Magnetic Compatibility的縮寫，即電磁兼容。
順便說一句，我國CCC認證標志后帶EMC字母的才表示電磁兼容認證 我們看電視的時候，如果旁邊有人使用電吹風或電剃須刀之類的家用電器，屏幕上會出現(xiàn)令人煩感的雪花條紋。 電飯鍋煮不熟米飯，明明關(guān)閉了的空調(diào)器，過一會卻又自己啟動……這些都是常見到的電磁干擾現(xiàn)象。
更為嚴重的是，如果電磁干擾信號妨礙了正在監(jiān)視病情的醫(yī)療電子設(shè)備或正在飛行的飛機時，則會造成不堪設(shè)想的后果。 電磁兼容性（EMC）是指設(shè)備或系統(tǒng)在其電磁環(huán)境中符合要求運行并不對其環(huán)境中的任何設(shè)備產(chǎn)生無法忍受的電磁干擾的能力。
因此，EMC包括兩個方面的要求：一方面是指設(shè)備在正常運行過程中對所在環(huán)境產(chǎn)生的電磁干擾不能超過一定的限值；另一方面是指器具對所在環(huán)境中存在的電磁干擾具有一定程度的抗擾度，即電磁敏感性。 所謂電磁干擾是指任何能使設(shè)備或系統(tǒng)性能降級的電磁現(xiàn)象。
而所謂電磁干擾是指因電磁干擾而引起的設(shè)備或系統(tǒng)的性能下降。 EMC包括EMI（電磁干擾）及EMS（電磁耐受性）兩部份，所謂EMI電磁干擾，乃為機器本身在執(zhí)行應(yīng)有功能的過程中所產(chǎn)生不利于其它系統(tǒng)的電磁噪聲；而EMS乃指機器在執(zhí)行應(yīng)有功能的過程中不受周圍電磁環(huán)境影響的能力。
5.1.EMC工程師要掌握的知識 2.對于EMC,怎樣安排學習進度更有效呢
基本的電路知識要懂，電磁波的相關(guān)知識也要。不知道你所說的EMC工程師是design還是test，方向不同，還得自己權(quán)量。EMC 其實歸根到底是“地”的問題，所以可以多在怎么處理“地”的問題上多下功夫。
《高級PCBEMC設(shè)計》
《案例分析與EMC設(shè)計》
《產(chǎn)品EMC風險評估》
《板級EMC設(shè)計》
《EMC整改分析與對策》
《汽車電子EMC整改與設(shè)計》
《軍用產(chǎn)品系統(tǒng)EMC設(shè)計》
《開關(guān)電源電磁兼容設(shè)計》
6.哪位前輩能提供點有關(guān)EMC的知識啊
所謂EMC就是：設(shè)備或系統(tǒng)在其電磁環(huán)境中能正常工作，且不對該環(huán)境中任何事物構(gòu)成不能承受的電磁騷擾的能力。EMC測試包括兩大方面內(nèi)容：對其向外界發(fā)送的電磁騷擾強度進行測試，以便確認是否符合有關(guān)標準規(guī)定的限制值要求；對其在規(guī)定電磁騷擾強度的電磁環(huán)境條件下進行敏感度測試，以便確認是否符合有關(guān)標準規(guī)定的抗擾度要求。對于從事單片機應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計的工程技術(shù)人員來說，掌握一定的EMC測試技術(shù)是十分必要的。EMC是電磁兼容（Electro- Magnetic Compatibility）的縮寫，它包括電磁干擾（EMI）和電磁敏感性（EMS）兩部分。由于電器產(chǎn)品在使用時對其它電器有電磁干擾，或受到其它電器的電磁干擾，它不僅關(guān)系到產(chǎn)品工作的可靠性和安全性，還可能影響其它電器的正常工作，甚至導(dǎo)致安全危險。
1、單片機系統(tǒng)EMC測試
(1)測試環(huán)境
為了保證測試結(jié)果的準確和可靠性，電磁兼容性測量對測試環(huán)境有較高的要求，測量場地有室外開闊場地、屏蔽室或電波暗室等。
(2)測試設(shè)備
電磁兼容測量設(shè)備分為兩類：一類是電磁干擾測量設(shè)備，設(shè)備接上適當?shù)膫鞲衅鳎涂梢赃M行電磁干擾的測量；另一類是在電磁敏感度測量，設(shè)備模擬不同干擾源，通過適當?shù)鸟詈?去耦網(wǎng)絡(luò)、傳感器或天線，施加于各類被測設(shè)備，用作敏感度或干擾度測量。
(3)測量方法
電磁兼容性測試依據(jù)標準的不同，有許多種測量方法，但歸納起來可分為4類；傳導(dǎo)發(fā)射測試、輻射發(fā)射測試、傳導(dǎo)敏感度（抗擾度）測試和輻射敏感度（抗擾度）測試。
(4)測試診斷步驟
下圖1給出了一個設(shè)備或系統(tǒng)的電磁干擾發(fā)射與故障分析步驟。按照這個步驟進行，可以提高測試診斷的效率。
(5)測試準備
①試驗場地條件：EMC測試實驗室為電波半暗室和屏蔽室。前者用于輻射發(fā)射和輻射敏感測試，后者用于傳導(dǎo)發(fā)射和傳導(dǎo)敏感度測試。
②環(huán)境電平要求：傳導(dǎo)和輻射的電磁環(huán)境電平最好遠低于標準規(guī)定的極限值，一般使環(huán)境電平至少低于極限值6dB。
③試驗桌。
④測量設(shè)備和被測設(shè)備的隔離。
⑤敏感性判別準則：一般由被測方提供，并實話監(jiān)視和判別，以測量和觀察的方式確定性能降低的程度。
⑥被測設(shè)備的放置：為保證實驗的重復(fù)性，對被測設(shè)備的放置方式通常有具體的規(guī)定。
