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開關電源EMC知識全面匯總，包括開關電源EMC的分類及標準，常用的EMC標準及實驗配置，有關制訂電磁兼容標準的組織和標準的介紹，開關電源電磁干擾的出現機理及其傳播途徑，

EMC的分類及標準：

EMC(ElectromagneticCompatibility)是電磁兼容，它包括EMI(電磁騷擾)和EMS(電磁抗騷擾)。EMC含義為:設備或系統在其電磁環境中能正常工作且不對該環境中的任何設備的任何事物構成不能承受的電磁騷擾的能力。EMC整的稱呼為電磁兼容。EMp是指電磁脈沖。

EMC=EMI+EMSEMI:電磁干擾EMS:電磁相容性(免疫力)

EMI可分為傳導Conduction及輻射Radiation兩部分，Conduction規范一般可分為:FCCpart15JClassB;CISpR22(EN55022,EN61000-3-2,EN61000-3-3)ClassB;國標IT類(GB9254，GB17625)和AV類(GB13837，GB17625)。FCC測試頻率在450K-30MHz，CISpR22測試頻率在150K--30MHz，Conduction可以用頻譜分析儀測試，Radiation則必須到專門的實驗室測試。

EN55022為RadiationTest&ConductionTest(傳導&輻射測試);EN61000-3-2為HarmonicTest(電源諧波測試);EN61000-3-3為FlickerTest(電壓變動測試)。

CISpR22(ComiteSpecialdespurturbationsRadioelectrique)應用于信息技術類裝置,適用于歐洲和亞洲地區;EN55022為歐洲標準，FCCpart15(FederalCommunicationsCommission)適用于美國，EN30220歐洲EMI測試標準，功率輻射測試標準是EN55013頻率在30MHZ-300MHz。

EN55011輻射測試標準是：有的頻率段要求較高，有的頻率段要求較低。傳導(150KHZ-30MHZ)LISN重要是差模電流,其共模阻抗為100歐姆(50+50);LISN重要是共模電流,其總的電路阻抗為25歐姆(50//50)。

4線AV60dB/uV150KHZ-2MHZstart9KHZ

5線pEAK100dB/uV150KHZ-3MHZ

6線pEAK100dB/uV2MHZ-30MHZ

7線Qp70dB/uV150KHZ-500KHZ

Radiated(30MHZ-1GHZ):ADD4N7/250VYCAp90dB/uV30MHZ-300MHZ

EMI為電磁干擾，EMI是EMC其中的一部分，EMI(ElectronicMagneticInterference)電磁干擾，EMI包括傳導、輻射、電流諧波、電壓閃爍等等。電磁干擾是由干擾源、藕合通道和接收器三部分構成的，通常稱作干擾的三要素。EMI線性正比于電流，電流回路面積以及頻率的平方即：EMI=K*I*S*F2。I是電流，S是回路面積，F是頻率，K是與電路板材料和其他因素有關的一個常數。

EMI是指產品的對外電磁干擾。一般情況下分為ClassA&ClassB兩個等級。ClassA為工業等級，ClassB為民用等級。民用的要比工業的嚴格，因為工業用的允許輻射稍微大一點。同樣產品在測試EMI中的輻射測試來講，在30-230MHz下，B類要求產品的輻射限值不能超過40dBm而A類要求不能超過50dBm(以三米法電波暗室測量為例)相對要寬松的多，一般來說CLASSA是指在EMI測試條件下，無需操作人員介入，設備能按預期持續正常工作，不允許出現低于規定的性能等級的性能降低或功能損失。

EMI是設備正常工作時測它的輻射和傳導。在測試的時候，EMI的輻射和傳導在接收機上有兩個上限，分別代表ClassA和ClassB，假如觀察的波形超過B的線但是低于A的線，那么產品就是A類的。EMS是用測試設備對產品干擾，觀察產品在干擾下能否正常工作，假如正常工作或不出現超過標準規定的性能下降，為A級。能自動重啟且重啟后不出現超過標準規定的性能下降，為B級。不能自動重啟需人為重啟為C級，掛掉為D級。國標有D級的規定，EN只有A，B，C。EMI在工作頻率的奇數倍是最不好過的。

EMS(ElectmmagneticSuseeptibilkr)電磁敏感度一般俗稱為“電磁免疫力”,是設備抗外界騷擾干擾之能力，EMI是設備對外的騷擾。

EMS中的等級是指：ClassA，測試完成后設備仍在正常工作;ClassB，測試完成或測試中要重啟后可以正常工作;ClassC，要人為調整后可以正常重啟并正常工作;ClassD，設備已損壞，無論怎么樣調整也無法啟動。嚴格程度EMI是B>A，EMS是A>B>C>D。

常用的EMC標準及試驗配置

EMS部份為EN55024包含7項測試：

EN61000-4-2:1998;

EN61000-4-3:1998;

EN61000-4-4:1995,

EN61000-4-5:1995;

EN61000-4-6：1996;

EN61000-4-8:1993;

EN61000-4-11:1994。

EMC檢測重要項目:

空間輻射(Radiation):EN55011,13,22FCCpart15&18,VCCI

傳導干擾(Conduction):EN55011,13,14-1,15,22,FCCpart15&18,VCCI

喀嚦聲(Click):EN55014-1

功率輻射(powerClamp):EN55013,14-1

磁場輻射(MagneticEmission):EN55011,15

低頻干擾(LowFrequencyImmunity):EN50091-2

靜電放電(ESD):IEC61000-4-2、EN61000-4-2、GB/T17626.2

輻射抗擾度(R/S):IEC61000-4-3、EN61000-4-3、GB/T17626.3

脈沖群抗擾度(EFT/B):IEC61000-4-4、EN61000-4-4、GB/T17626.4

浪涌抗擾度(SURGE):IEC61000-4-5、EN61000-4-5、GB/T17626.5

傳導騷擾抗擾度(C/S):IEC61000-4-6、EN61000-4-6、GB/T17626.6

工頻磁場抗擾度(M/S):IEC61000-4-8、EN61000-4-8、GB/T17626.8

電壓跌落(DIpS):IEC61000-4-11、EN61000-4-11、GB/T17626.11

諧波電流(Harmonic):IEC61000-3-2、EN61000-3-2

電壓閃爍(Flicker):IEC61000-3-3、EN61000-3-3

輻射干擾(RadiatedInterference)是通過空間并以電磁波的特性和規律傳播的。但不是任何裝置都能輻射電磁波的。傳導干擾(ConductedInterference)是沿著導體傳播的干擾。所以傳導干擾的傳播要求在干擾源和接收器之間有一完整的電路連接。

電磁兼容三要素：任何電磁兼容性問題都包含三個要素，即干擾源、敏感源和耦合路徑，這三個要素中缺少一個，電磁兼容問題就不會存在。

出現電磁干擾的條件:突然變化的電壓或電流，即dV/dt或dI/dt很大;輻射天線或傳導導體。

電磁兼容標準對設備的要求有兩個方面：一個是工作時不會對外界出現不良的電磁干擾影響，另一個是不能對外界的電磁干擾過度敏感。前一個方面的要求稱為干擾發射要求，后一個方面的要求稱為敏感度要求。

電磁能量從設備內傳出或從外界傳入設備的途徑只有兩個，一個是以電磁波的形式從空間傳播，另一個是以電流的形式沿導線傳播。因此，電磁干擾發射可以分為：傳導發射和輻射發射;敏感度也可以分為傳導敏感度和輻射敏感度。

電磁兼容標準分為基礎標準、通用標準、產品類標準和專用產品標準。

基礎標準：描述了EMC現象、規定了EMC測試方法、設備，含義了等級和性能判據。基礎標準不涉及具體產品。

產品類標準：針對某種產品系列的EMC測試標準。往往引用基礎標準，但根據產品的特殊性提出更詳細的規定。

通用標準：按照設備使用環境劃分的，當產品沒有特定的產品類標準可以遵循時，使用通用標準來進行EMC測試。對使設備的功能完全正常，也要滿足這些標準的要求。

有關制訂電磁兼容標準的組織和標準的介紹：

IEC(國際電工委員會)：有兩個平行的組織制訂EMC標準，CISpR和TC77。

CISpR(國際無線電干擾特別委員會)：1934年成立。目前有七個分會：A分會(無線電干擾測量方法與統計方法)、B分會(工、科、醫療射頻設備的無線電干擾)、C分會(電力線、高壓設備和電牽引系統的無線電干擾)、D分會(機動車和內燃機的無線電干擾)、E分會(無線接收設備干擾特性)、F分會(家電、電動工具、照明設備及類似電器的無線電干擾)、G分會(信息設備的無線電干擾)。

TC77(第77技術委員會)：1981年成立。目前有3個分會：SC77A(低頻現象)、SC77B(高頻現象)、SC77C(對高空核電磁脈沖的抗擾性)。

CENELEC(歐洲電工標準化委員會)：由歐共體委員會授權制訂歐洲標準。EN標準中引用了很多CISpR和IEC標準，其對應關系如下：

EN55×××=CISpR標準，(例：EN55011=CISpRpub.11)

EN6××××=IEC標準，(例：EN61000-4-3=IEC61000-4-3pub.11)

EN50×××=CENELEC自定標準，(例：EN50801)

FCC(聯邦通信委員會)全名為FederalCommunicationsCommission：是管理電腦,周邊及通信產品等銷售美國之審核授權機抅,重要制訂民用產品標準，有關電磁兼容的標準重要包括在FCCpart15和FCCpart18中。

FCCpart15subpartB規定:凡利用數位技術之電子裝置或系統,及使用或出現脈波頻率超過10KHz之器材,皆須依規定進行測試認證后,才可以在美國市場銷售。

MIL-STD(美特種)：典型的是MIL-STD–461D。這個標準不僅規定了最大輻射發射和傳導發射的限制，還規定了系統對輻射和傳導干擾的敏感度要求。配套標準MIL-STD-462規定了必要的測試裝置。商業公司經常將MIL-STD-461中的某些部分作為產品內部EMC規范。

VCCI(干擾自愿控制委員會)：民間機構，其標準與CISpR和IEC一致。

GB(我國國家標準)：基本采用CISpR和IEC標準，目前已公布57個。

GJB(我國特種標準)：基本采用美特種，例如GJB151A=MIL-STD–461D。

特種設備

為特種設計的電子系統必須滿足MIL-STD-461D的要求，另一個有關EMI的特種標準是保密的TEMpEST計劃，這是用來保證保密通信系統安全的。現在可以接收并復現出大多數電子設備政黨工作時所發射的功率很低的射頻信號。象對電子竊聽很脆弱的CRT終端那樣的特種產品就屬于TEMpEST的范疇。在實踐中，TEMpEST控制設備和系統的發射，使無法解譯攜帶信息的信號。

由于有關EMC的法規和標準十分復雜，有關信息技術設備的相關標準總結在表1.9中。一些標準的頻率范圍在圖1-3中標明。

CE標示:源自歐共體各會員國(EuropeanCommunity)縮寫的總稱,並以此為標志。規范產品是否符合歐體為保障民眾安全健康以及環境保護等利益所訂定之基本安全要求。

CE=EMC+LVDEMC:電磁干擾及電磁相容性LVD:低電壓指令

測量場地：GB要求在開闊場地中測量，GJB要求在屏蔽半無反射室中測量，由于電磁環境日趨惡化，開闊場中的背景干擾往往嚴重影響測量，因此，GB測量也開始在屏蔽半無反射室中做，但要求半無反射室中的電磁場分布與開闊場近似。

天線到EUT(受試設備)的距離：GB要求為3米、10米或30米，GJB要求為1米;

測量內容：GB僅測量電場輻射發射，GJB對電場輻射和磁場輻射都要測量;

測量頻率范圍：GB規定的測量范圍為30MHz~1GHz，隨著時鐘頻率的升高，有擴展到18GHz的趨勢，GJB規定的測量頻率范圍為10kHz~18GHz。

EUT的布置：GB和GJB都要求EUT按照實際工作狀態布置(互聯電纜和所連接的外部設備全部按實際狀態連接)，GB要求EUT放置在木制測試臺上，GJB要求EUT放置在金屬板上。距離地面的距離為0.8米;

檢波方式：干擾測量儀的讀數與檢波方式有關，因此標準中都明確規定檢波方式，GB要求準峰值檢波，GJB要求峰值檢波;

最大輻射點：與處理電磁兼容問題的原則相同，僅關心最壞情況。因此，以EUT的最大輻射值為測量結果。最大輻射值的含義有4個，第一：EUT的工作狀態處于最大輻射狀態，第二：EUT最大輻射面對著天線，第三：天線的極化方向為接收最大場強的方向，第四：天線的高度為接收最大場強的位置。GJB中，沒有第四點的要求，即，天線的高度是固定的。

測量設備：

騷擾測量設備：用來定量計量騷擾強度的設備，可以是EMI測量接收機，也可以是頻譜分析儀，頻率范圍要覆蓋150KHz~30MHz，具有峰值、準峰值和平均值檢波功能。

線路阻抗穩定網絡(LISN)：由于電源端子傳導發射的強度與電網的阻抗有關，因此為了使測量具有唯一性，必須在特定的阻抗條件下測量，LISN就供應了這樣一個環境，GB9254標準中使用的LISN為50Ω/50μH。

接地平板：受試設備要放置在接地金屬板上進行試驗，該金屬板比被測設備邊框大0.5米，最小尺寸為2m×2m。

電快速脈沖試驗模擬電網中的感性負載斷開時出現的干擾。這種干擾不僅會出現在電源線上，而且會耦合到信號線上。因此，這個試驗要對電源線和信號線做。設備能夠通過浪涌試驗，并不意味著也能通過電快速脈沖試驗。一方面是因為后者的頻率成份遠高于前者，具備不同的干擾機理，令一方面是因為電快速脈沖試驗中施加的干擾是重復性，這對電路具有一種積分效應，是電路中的積分型抗干擾電路實效。

頻譜分析儀能夠快速地在較寬的頻率范圍內掃描，因此是診斷電磁干擾發射的方便工具。使用頻譜分析儀時要注意的問題：頻譜分析儀不能觀測瞬間干擾，如靜電放電、雷電等;頻譜分析儀的掃描時間不能設置得太短，即不能使掃描速度太快;從頻譜分析儀屏幕上讀取頻率與幅度數據時，其精度與頻譜儀的掃描范圍有關，范圍越窄，精度越高;當輸入信號過大時，頻譜分析儀會發生過載，使讀取的幅度數據比實際的小，用輸入衰減器可以防止過載;減小頻譜儀的中頻帶寬可以提高儀器的靈敏度(和選擇性)，但掃描時間會更長;寬帶信號的幅度會隨著中頻分辨帶寬的新增而新增。

電磁干擾(EMI)接收機是另一種測量電磁干擾的設備，許多人在選購儀器時搞不懂接收機與頻譜儀之間的差別，下面做一簡單比較：

所有的接收機都標準配置預選器(頻譜儀要選配)，能夠有效地抑制帶外噪聲;所有的接收機用基頻混頻方式(頻譜儀使用基頻和諧頻混頻)，具有較高的靈敏度;接收機的中頻濾波器為矩形(頻譜儀的中頻濾波器為高斯形)，具有更好的選擇性;接收機適合于正式測量，不適合于診斷。

EMC試驗室有華測(CTI)、SGS、信測、信華、華通威、冠準、莫特、廣州ETL、廣州五所、東莞經續、東莞沃特、厚街北南、長安世鴻、長安碩信(ATT)、大朗信寶、塘夏歐標、摩爾實驗室、經續檢驗技術有限公司等。像美國的FCC只測EMI中的輻射和傳導，不測EMS。有些國家EMI和EMS是分開測的，有些國家是一起像CCC認證CE認證。現在很多電器類產品做CE還要加測電磁波騷擾EMF，標準是EN-50336。電源EMI技術就算能達到標準，有的產品要求要達一定的濕度測試。在深圳濕試控制都比較難做。深圳幾家大實驗室，都比較難，空間問題。EMI不只包括傳導，輻射，電流諧波與電壓閃爍也是EMI的部分。諧波和閃爍是設備對外的，而不是外界對設備的，所以是EMI，不是EMS。

開關電源電磁干擾的出現機理及其傳播途徑

功率開關器件的高額開關動作是導致開關電源出現電磁干擾(EMI)的重要原因。開關頻率的提高一方面減小了電源的體積和重量，另一方面也導致了更為嚴重的EMI問題。開關電源工作時，其內部的電壓和電流波形都是在非常短的時間內上升和下降的，因此，開關電源本身是一個噪聲發生源。開關電源出現的干擾，按噪聲干擾源種類來分,可分為尖峰干擾和諧波干擾兩種;若按耦合通路來分,可分為傳導干擾和輻射干擾兩種。使電源出現的干擾不至于對電子系統和電網造成危害的根本辦法是削弱噪聲發生源，或者切斷電源噪聲和電子系統、電網之間的耦合途徑。現在按噪聲干擾源來分別說明：

1、二極管的反向恢復時間引起的干擾

交流輸入電壓經功率二極管整流橋變為正弦脈動電壓，經電容平滑后變為直流，但電容電流的波形不是正弦波而是脈沖波。由電流波形可知，電流中含有高次諧波。大量電流諧波分量流入電網，造成對電網的諧波污染。另外，由于電流是脈沖波，使電源輸入功率因數降低。

高頻整流回路中的整流二極管正向導通時有較大的正向電流流過，在其受反偏電壓而轉向截止時，由于pN結中有較多的載流子積累，因而在載流子消失之前的一段時間里，電流會反向流動，致使載流子消失的反向恢復電流急劇減少而發生很大的電流變化(di/dt)。

2、開關管工作時出現的諧波干擾

功率開關管在導通時流過較大的脈沖電流。例如正激型、推挽型和橋式變換器的輸入電流波形在阻性負載時近似為矩形波,其中含有豐富的高次諧波分量。當采用零電流、零電壓開關時,這種諧波干擾將會很小。另外,功率開關管在截止期間,高頻變壓器繞組漏感引起的電流突變,也會出現尖峰干擾。

3、交流輸入回路出現的干擾

無工頻變壓器的開關電源輸入端整流管在反向恢復期間會引起高頻衰減振蕩出現干擾。開關電源出現的尖峰干擾和諧波干擾能量，通過開關電源的輸入輸出線傳播出去而形成的干擾稱之為傳導干擾;而諧波和寄生振蕩的能量，通過輸入輸出線傳播時，都會在空間出現電場和磁場。這種通過電磁輻射出現的干擾稱為輻射干擾。

4、其他原因

元器件的寄生參數，開關電源的原理圖設計不夠完美，印刷線路板(pCB)走線通常采用手工布置，具有很大的隨意性，pCB的近場干擾大，并且印刷板上器件的安裝、放置，以及方位的不合理都會造成EMI干擾。這新增了pCB分布參數的提取和近場干擾估計的難度。

Flyback架構noise在頻譜上的反應

0.15MHz處出現的振蕩是開關頻率的3次諧波引起的干擾。

0.2MHz處出現的振蕩是開關頻率的4次諧波和Mosfet振蕩2(190.5KHz)基波的迭加，引起的干擾;所以這部分較強。

0.25MHz處出現的振蕩是開關頻率的5次諧波引起的干擾;

0.35MHz處出現的振蕩是開關頻率的7次諧波引起的干擾;

0.39MHz處出現的振蕩是開關頻率的8次諧波和Mosfet振蕩2(190.5KHz)基波的迭加引起的干擾;

1.31MHz處出現的振蕩是Diode振蕩1(1.31MHz)的基波引起的干擾;

3.3MHz處出現的振蕩是Mosfet振蕩1(3.3MHz)的基波引起的干擾;

開關管、整流二極管的振蕩會出現較強的干擾

設計開關電源時防止EMI的措施:

1.把噪音電路節點的pCB銅箔面積最大限度地減小;如開關管的漏極、集電極，初次級繞組的節點，等。

2.使輸入和輸出端遠離噪音元件，如變壓器線包，變壓器磁芯，開關管的散熱片，等等。

3.使噪音元件(如未遮蔽的變壓器線包，未遮蔽的變壓器磁芯，和開關管，等等)遠離外殼邊緣，因為在正常操作下外殼邊緣很可能靠近外面的接地線。

4.假如變壓器沒有使用電場屏蔽，要保持屏蔽體和散熱片遠離變壓器。

5.盡量減小以下電流環的面積：次級(輸出)整流器，初級開關功率器件，柵極(基極)驅動線路，輔助整流器。

6.不要將門極(基極)的驅動返饋環路和初級開關電路或輔助整流電路混在一起。

7.調整優化阻尼電阻值，使它在開關的死區時間里不出現振鈴響聲。

8.防止EMI濾波電感飽和。

9.使拐彎節點和次級電路的元件遠離初級電路的屏蔽體或者開關管的散熱片。

10.保持初級電路的擺動的節點和元件本體遠離屏蔽或者散熱片。

11.使高頻輸入的EMI濾波器靠近輸入電纜或者連接器端。

12.保持高頻輸出的EMI濾波器靠近輸出電線端子。

13.使EMI濾波器對面的pCB板的銅箔和元件本體之間保持一定距離。

14.在輔助線圈的整流器的線路上放一些電阻。

15.在磁棒線圈上并聯阻尼電阻。

16.在輸出RF濾波器兩端并聯阻尼電阻。

17.在pCB設計時允許放1nF/500V陶瓷電容器或者還可以是一串電阻，跨接在變壓器的初級的靜端和輔助繞組之間。

18.保持EMI濾波器遠離功率變壓器;尤其是防止定位在繞包的端部。

19.在pCB面積足夠的情況下,可在pCB上留下放屏蔽繞組用的腳位和放RC阻尼器的位置，RC阻尼器可跨接在屏蔽繞組兩端。

20.空間允許的話在開關功率場效應管的漏極和門極之間放一個小徑向引線電容器(米勒電容，10皮法/1千伏電容)。

21.空間允許的話放一個小的RC阻尼器在直流輸出端。

22.不要把AC插座與初級開關管的散熱片靠在一起。

開關電源EMI的特點

作為工作于開關狀態的能量轉換裝置，開關電源的電壓、電流變化率很高，出現的干擾強度較大;干擾源重要集中在功率開關期間以及與之相連的散熱器和高平變壓器，相關于數字電路干擾源的位置較為清楚;開關頻率不高(從幾十千赫和數兆赫茲)，重要的干擾形式是傳導干擾和近場干擾;而印刷線路板(pCB)走線通常采用手工布線，具有更大的隨意性，這新增了pCB分布參數的提取和近場干擾估計的難度。

1MHZ以內----以差模干擾為主,增大X電容就可解決

1MHZ---5MHZ---差模共模混合,采用輸入端并一系列X電容來濾除差摸干擾并分析出是哪種干擾超標并解決;

5M---以上以共摸干擾為主,采用抑制共摸的方法.關于外殼接地的,在地線上用一個磁環繞2圈會對10MHZ以上干擾有較大的衰減(diudiu2006);關于25--30MHZ不過可以采用加大對地Y電容、在變壓器外面包銅皮、改變pCBLAYOUT、輸出線前面接一個雙線并繞的小磁環,最少繞10圈、在輸出整流管兩端并RC濾波器.

30---50MHZ普遍是MOS管高速開通關斷引起,可以用增大MOS驅動電阻,RCD緩沖電路采用1N4007慢管,VCC供電電壓用1N4007慢管來解決.

100---200MHZ普遍是輸出整流管反向恢復電流引起,可以在整流管上串磁珠

100MHz-200MHz之間大部分出于pFCMOSFET及pFC二極管,現在MOSFET及pFC二極管串磁珠有效果,水平方向基本可以解決問題,但垂直方向就很無奈了

開關電源的輻射一般只會影響到100M以下的頻段.也可以在MOS,二極管上加相應吸收回路,但效率會有所降低。

1MHZ以內----以差模干擾為主

1.增大X電容量;

2.添加差模電感;

3.小功率電源可采用pI型濾波器處理(建議靠近變壓器的電解電容可選用較大些)。

1MHZ---5MHZ---差模共模混合，

采用輸入端并聯一系列X電容來濾除差摸干擾并分析出是哪種干擾超標并以解決，

1.關于差模干擾超標可調整X電容量,添加差模電感器，調差模電感量;

2.關于共模干擾超標可添加共模電感,選用合理的電感量來抑制;