原创时源芯微｜开关电源 EMC 问题整改实用技巧分享

 2025-5-19 16:53  28 0 分类: PCB

以下为大家整理了一些开关电源 EMC 问题的整改小技巧，供大家在实际工作中参考学习。

一、干扰特性与初步判断

干扰类型与频段关系：在 150kHz - 1MHz 频段，干扰主要以差模为主；1MHz - 5MHz 频段，差模和共模干扰共同作用；5MHz 以后，基本上为共模干扰。差模干扰存在容性耦合和感性耦合两种形式。通常，1MHz 以上的干扰多为共模干扰，而低频段则以差模干扰为主。可以通过在 Y 电容引脚上并联一个电阻串联电容的电路，用示波器测量电阻两引脚电压来估测共模干扰。

二、硬件电路整改措施

保险部分处理：在保险之后添加差模电感或电阻。
滤波器应用：小功率电源可采用 PI 型滤波器，且靠近变压器的电解电容建议选用容量较大的。
前端 EMI 零件选择：前端的 π 型 EMI 零件中，差模电感主要负责低频 EMI，其体积不宜过大（如 DR8 体积较大，可选用电阻型式或 DR6 更好），否则辐射可能难以通过测试。必要时可串联磁珠，因为高频干扰会直接飞到前端而不沿线路传播。
传导超标问题分析：

1）传导在冷机时 0.15MHz - 1MHz 频段超标，热机时有 7dB 余量，主要原因是初级 BULk 电容的 DF 值过大。冷机时 ESR 较大，热机时 ESR 较小，开关电流在 ESR 上形成开关电压，会在电流 LN 线间流动，从而产生差模干扰。解决办法是使用 ESR 低的电解电容或在两个电解电容之间添加差模电感。

2）测试 150kHz 总超标时，可先加大 X 电容，若干扰下降，说明是差模干扰；若效果不明显，则为共模干扰。也可将电源线在大磁环上绕几圈，若干扰下降，同样说明是共模干扰。若干扰曲线后面较好，可尝试减小 Y 电容，检查布板是否存在问题，或在前端加磁环。

电感量调整：可适当加大 PFC 输入部分单绕组电感的电感量。
PWM 线路调整：将 PWM 线路中的元件主频调到 60kHz 左右。
变压器处理：用一块铜皮紧贴在变压器磁芯上。
共模电感问题：共模电感两边感量不对称，如有一边匝数少一匝，也可能导致传导在 150kHz - 3MHz 频段超标。
干扰关键点：传导干扰主要有两个关键频点，即 200kHz 和 20MHz 左右，这两个点也反映了电路的性能。200kHz 左右主要是漏感产生的尖刺，20MHz 左右主要是电路开关的噪声。若变压器处理不当，会产生大量辐射，即使加屏蔽也难以通过测试。

三、元件更换与优化

电容更换：

1）将输入 BUCk 电容更换为低内阻的电容。

2）对于无 Y 电容电源，绕制变压器时，先绕初级，再绕辅助绕组并使其密绕靠一边，最后绕次级。

3）对于 π 型滤波电路中，若有一个 BUCk 电容躺倒放在 PCB 上且靠近变压器，此电容对传导 150kHz - 2MHz 的 L 通道有干扰。改良方法一是将此电容用铜箔包起来屏蔽后接到地，或用一块小的 PCB 将此电容与变压器和 PCB 隔开，或将其立起来，或用一个小电容代替；二是用一个 1uF/400V 或 0.1uF/400V 电容代替，并将另外一个电容加大。

电阻添加：在共模电感上并联一个几 k 到几十 k 的电阻。

四、屏蔽与接地处理

共模电感屏蔽：用铜箔将共模电感屏蔽后接到大电容的地，或用一块铜皮将共模电感包起来再连接到地。
开关管处理：

1）用一段铜箔将开关管和散热器包绕起来，铜箔两端短接，再用一根铜线连接到地。

2）将开关管用金属套起来连接到地。

差模电感添加：在共模电感前加一个小的几百 uH 差模电感。

五、其他整改措施

磁环应用：加大 X2 电容只能解决 150kHz 左右的频段问题，对于 20MHz 以上的频段，需在电源输入端加一级镍锌铁氧体黑色磁环，电感量约 50uH - 1mH。
电容与电感加大：在输入端加大 X 电容、共模电感和滤波电容。
辅助绕组处理：将辅助绕组供电二极管反接到地，并将辅助绕组供电滤波电容改用瘦长型电解电容或加大容量。
差模电路添加：若 150kHz - 300kHz 和 20MHz - 30MHz 这两处传导都不过，可在共模电路前加一个差模电路。同时检查接地是否有问题，该接地的地方一定要加强接牢，主板上的地线要理顺，不同地线之间的走线要顺畅，避免互相交错。
整流桥并电容：在整流桥上并电容时，考虑共模成分时应邻角并电容，考虑差模成分时应对角并电容。

差模电感加大：加大输入端差模电感。