### 开关电源EMI设计小结
#### 一、开关电源EMI源解析
开关电源在运行过程中会产生电磁干扰(EMI)，这些干扰主要来源于内部元件的快速切换以及外部环境的影响。
1. **功率开关管**：功率开关管在工作过程中处于高速开关状态，其电压变化率(dv/dt)和电流变化率(di/dt)都非常高，这使得功率开关管成为产生EMI的主要源头之一。由于快速变化的电流和电压，功率开关管不仅能够产生电场耦合干扰，还能产生磁场耦合干扰。
2. **高频变压器**：高频变压器中的漏感会导致电流快速变化(di/dt)，这种变化会产生较强的磁场耦合干扰。因此，高频变压器也是EMI的一个重要来源。
3. **整流二极管**：整流二极管在反向恢复过程中会产生高dv/dt，进而导致强烈的电磁干扰。这一过程通常发生在二极管从正向导通状态转变为反向截止状态时，反向恢复电流的断续会在引线电感和杂散电感中产生较高的电压变化率。
4. **PCB设计**：PCB板的设计质量直接影响到EMI的抑制效果。良好的PCB布局可以有效地减少EMI源之间的耦合，从而降低EMI的产生。
#### 二、EMI传输通道分类及特点
EMI可以通过传导和辐射两种方式传播，具体包括：
1. **传导干扰**：
- 容性耦合：通过电容性连接，如寄生电容，将干扰信号从一个电路传到另一个电路。
- 感性耦合：通过互感效应将干扰信号从一个电路传递到另一个电路。
- 电阻耦合：主要包括：
- 公共电源内阻产生的电阻传导耦合。
- 公共地线阻抗产生的电阻传导耦合。
- 公共线路阻抗产生的电阻传导耦合。
2. **辐射干扰**：
- 在开关电源中，元器件和导线可以视为天线，产生电磁波。根据电偶极子和磁偶极子理论，二极管、电容、功率开关管可以被视为电偶极子；电感线圈则被视为磁偶极子。
- 当存在屏蔽体时，需要考虑屏蔽体的缝隙和孔洞对电磁波的泄露影响。
#### 三、EMI抑制的九大措施
针对开关电源EMI的产生机理，可以采取以下九项措施来有效抑制EMI：
1. **减小dv/dt和di/dt**：通过优化开关管的驱动电路或者使用软开关技术来降低电压和电流变化率，从而减少EMI的产生。
2. **压敏电阻的应用**：利用压敏电阻来吸收瞬态过电压，保护电路免受浪涌电压的损害。
3. **阻尼网络抑制过冲**：在电路中加入RC阻尼网络来抑制电压和电流的过冲现象。
4. **采用软恢复特性的二极管**：选用具有较慢反向恢复时间的二极管，减少反向恢复过程中产生的EMI。
5. **有源功率因数校正**：通过采用有源功率因数校正(APFC)技术来改善电源效率，减少谐波失真。
6. **电源线滤波器的设计**：合理设计电源线滤波器来过滤掉高频干扰。
7. **合理的接地处理**：良好的接地设计可以有效减少EMI的传播。
8. **有效的屏蔽措施**：通过使用屏蔽材料和技术来隔离干扰源。
9. **合理的PCB设计**：优化PCB布局，如正确布置电源和地线、合理布线等，以减少EMI。
#### 四、高频变压器漏感控制
1. **选择合适磁芯**：选择合适的磁芯材料，降低变压器的漏感。
2. **减小绕组间的绝缘层**：使用更薄的绝缘材料，如“黄金薄膜”，既能保证足够的绝缘性能，又能降低漏感。
3. **增加绕组间的耦合度**：通过优化绕组结构来提高耦合度，从而降低漏感。
#### 五、高频变压器的屏蔽
为了防止高频变压器的漏磁对周边电路造成干扰，可以采用屏蔽带来屏蔽高频变压器的漏磁场。屏蔽带通常由铜箔制成，并进行接地处理。此外，还可以通过使用环氧树脂或玻璃珠胶合剂来固定磁芯，减少高频变压器在工作过程中产生的噪音。
通过对以上知识点的学习，我们可以了解到开关电源EMI设计的关键要素及其解决方案，这对于提高开关电源的性能和可靠性具有重要意义。
2025-11-24 17:23:53
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TI-开关电源基础知识.pdf
本文档总结了开关电源的基础知识，包括开关电源的类型、工作原理、优缺点比较、PWM 控制原理、降压、升压和降压-升压转换器等。
开关电源的类型：
1. 线性稳压器：传输元件工作在线性区，仅限于降压转换，例如 LDO（Low Dropout Regulator）。
2. 开关稳压器：传输元件开关，在每个周期完全接通和完全切断，包括降压、升压和降压-升压转换器等。
3. 充电泵：传输元件开关，有些完全导通，而有些则工作在线性区，例如电容器等。
为什么采用开关模式？测量效率：开关电源的效率远高于线性稳压器，例如 90% vs 28%。降压转换器的输出电压可以通过 PWM 控制来实现。
开关电源与线性稳压器的比较：
* 开关电源：能够提升电压（升压）和使电压减低（降压），具有较高的效率。
* 线性稳压器：只能实现降压，效率较低。
PWM 控制原理：
* 脉冲宽度调制（PWM）：改变开关的导通与关断时间的简单方法。
* 占空比（tON 和 T 之比）：控制电压输出的幅值。
降压转换器：
* 输入电容器（C1）：使输入电压平稳。
* 输出电容器（C2）：负责使输出电压平稳。
* 箝位二极管（D1）：在开关开路时为电感器提供一条电流通路。
* 电感器（L1）：用于存储即将传送至负载的能量。
升压转换器：
* 输入电容器（C1）：使输入电压平稳。
* 输出电容器（C2）：负责使输出电压平稳。
* 箝位二极管（D1）：在开关开路时为电感器提供一条电流通路。
* 电感器（L1）：用于存储即将传送至负载的能量。
降压-升压转换器：
* 输入电容器（C1）：使输入电压平稳。
* 输出电容器（C2）：负责使输出电压平稳。
* 箝位二极管（D1）：在开关开路时为电感器提供一条电流通路。
* 电感器（L1）：用于存储即将传送至负载的能量。
控制器与稳压器：
* 控制器：开关和二极管置于 IC 封装的外部，高电流控制 (>3A)，可扩展至负载，组件数量有所增加。
* 稳压器：一个封装中包括开关（有时是二极管），最适合 < 3A，低部件数，小占板面积，散热问题。
本文档为读者提供了开关电源的基础知识，包括类型、工作原理、优缺点比较、PWM 控制原理等，为读者深入了解开关电源的基础知识提供了有价值的参考。
2024-07-08 17:50:42
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1、摘要
开关电源已经深入到国民经济的各个行业当中，设计师或是自行设计电源或是购买电源模块，但是这些电源都离不开电源的各种电路拓扑。本文先介绍了开关电源的三大基础拓扑：Buck、Boost、Buck-Boost，并就这三者拓扑之间进行了简单地组合，得到了非常巧妙的电路，例如：正负输出电源、双向电源等，能够满足诸如运放供电、电池充放电等某些特殊的需求。
2、开关电源基础拓扑
开关电源三大基础拓扑为：Buck、Boost、Buck-Boost，大部分开关电源都是采用这几种基础拓扑或者其对应的隔离方式，下面以电感连续模式进行简单介绍。
2.1Buck降压型
Buck降压型电路拓扑，有时又称为Step-down电路，其典型的电路结构如下图1所示：
Buck电路的工作原理为：
当PWM驱动高电平使得NMOS管T导通的时候，忽略MOS管的导通压降，等效如图2，电感电流呈线性上升，MOS导通时电感正向伏秒为：
当PWM驱动低电平的时候，MOS管截止，电感电流不能突变，经过续流二极管形成回路(忽略二极管电压)，给输出负载供电，此时电感电流下降，如下图3所示，MO
2024-01-18 12:24:57
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第六节:双象限直流电压变换电路
一.双象限电路的分类
<一>输出电流平均值I0极性可变
原理: 当 ,当
输出电流:
负载等效电压:
输出电压: 恒大于零
应用:负载为直流电机时,构成具有再生制动力的不可逆调速系统
正转
(减速运行)
正转制动力
2023-03-02 09:38:30
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主要介绍AD/DC电源的种类，基本组成。ACDC电源的实现原理，关键技术，性能指标，以及AC/DC电源在开发应用过程中需要重点关注的注意事项等等
2022-02-12 00:02:20
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