什么是EMI（电磁干扰）？开关电源外部EMI的来源？

什么是EMI（电磁干扰）？

EMI是Electromagnetic Interference 的简称，通常指电子产品工作时对周边电子产品产生干扰的现象，通常分为传导干扰和 辐射干扰 。传导干扰是指干扰信号通过导电介质或公共电源线互相产生干扰， CE认证中的传导干扰扫瞄测试频率为 9KHz-30MHz 。

辐射干扰是指通过空间耦合把干扰信号传给另一个电网络或电子设备，CE认证中的空间辐射干扰扫瞄测试频率为 30MHz-1GHz 。

EMI的危害？

从各国家组织制定并强制实行的相关认证可以看出EMI危害的严重性。首先EMI会影响电子终端设备的性能，严重的会导致其不能正常工作。EMI进入电网，会引起严重的谐波污染，对电网上其他电器造成干扰。

由EMI导致的电子、电气设备高压击穿或烧毁，并由此导致的周围物品的严重损害，会带来巨大的经济损失或人员伤亡。EMI也会对人体造成一定危害。

开关电源内部EMI的来源？

开关电源开关速度越快，其开关损耗就越低，但也因此产生了较高的du/dt（开关管驱动电压、漏源电压），由其导致的尖峰电压会带来EMI干扰。该EMI干扰带宽较宽，且具有一定幅度，可通过传导和辐射的方式污染周围电磁环境。

除了 开关管的快速开关 ， 输出整流二极管的反向恢复电流 （di/dt）、 工频整流滤波使用的大电容充放电 （di/dt）带来的浪涌电流也会造成开关电源中的EMI干扰。不难发现，高du/dt、di/dt会让其电压、电流波形接近矩形波。

由傅里叶级数可知，方波信号实际可展开为一系列正弦波信号的和，其中基波频率是交流信号周期的倒数，谐波频率是基波频率的奇数倍。同时，两倍脉冲边沿上升时间或下降时间的倒数决定了边沿引起的频率分量的频率值，典型值在MHz范围。上述频率分量、谐波就是EMI干扰的实际来源。

开关电源外部EMI的来源？

通过电网传输来的共模和差模噪声、外部电磁辐射。共模干扰为任何载流导体与参考地之间的不希望存在的电位差；差模干扰为任何两个载流导体之间的不希望存在的电位差。

电磁兼容的三要素是干扰源、耦合通路和敏感体，抑制以上任何一项都可以减少电磁干扰的问题。

功率因数校正技术（PFG）可使电流波形校正成近似的正弦波，降低电流谐波含量，改善桥式整流电容滤波电路的输入特性，同时提高开关电源的功率因数。

减慢开关管开关速度，同时保证不（过分）影响开关开关损耗，可有效降低快速开关带来的EMI干扰。

软开关技术可减小开关器件损耗、改善开关器件电磁兼容特性。由于开关器件的快速开关会带来EMI干扰，软开关技术使开关管在零电压、零电流时进行开关转换，从而有效抑制电磁干扰。

缓冲电路可吸收开关管或高频变压器初级线圈两端的尖峰电压。

通过在输出管上串联一个饱和电感可抑制反向恢复电流的大幅变化，从而改善输出整流二极管的反向恢复问题。

滤波器可滤除电源线干扰，其对差模、共模干扰都应有较强的抑制作用。

改进绕制工艺和结构，增加绕组之间的绝缘，采用法拉第屏蔽等方法减小绕组间的分布电容，从而切断共模干扰的传输路径。

屏蔽可以有效抑制辐射噪声，可使用导电性良好的材料对电场进行屏蔽，用磁导率高的材料对磁场进行屏蔽。

对于芯片设计者来说，似乎只能在开关管开关速度、开关器件最佳开关条件、版图优化减小分布电容等方向入手了。