开关电源差模传导发射分析

影响开关电源差模传导发射的主要是滤波电容的等效串联电阻ESR和等效串联电感ESL。

图 开关电源差模传导发射回路分析

开关电源在MOS管通断过程中产生开关电流，开关电流的基频等于开关电源频率。由于滤波电容C是一个大容量、高额定电压的电容，因此其有显著等效串联电阻ESR和等效串联电感ESL。因此对于开关电流来说，滤波电容并不是绝对的低阻抗，开关电流在分流点处将出现分流，一些开关电流流向滤波电容，剩下的经全波整流电路和LISN后返回。对于差模电流来说，LISN可以近似看成100欧姆，于是可以将上图进行简化：

图 开关电源简化的差模等效电路

从上图可以看出，流经LISN的电流IDM经过50欧姆电阻上的电压就是我们所说的差模传导发射电压。由于LISN的电阻是固定的，在开关频率处，电容C的容抗也是非常的低，比如在50kHz开关频率处一个250uF理想电容的容抗为0.01欧姆，接近于零，所以在开关频率处ESL和ESR将是主要的阻抗，ESL和ESR的大小将决定有多少开关电流分流到LISN形成差模传导发射电压VDM。

下面我们来分别分析ESL和ESR对的影响。我们用一个梯形波近似开关电流，因为我们对梯形波的频谱包络非常熟悉，这里主要是为了掌握定量分析的过程，因为分析问题的思路和能力是最重要的。

例如一个有30nH的ESL和0.1欧姆ESR的滤波电容，转折频率为531kHz。

我们观察GJB151B的CE102限值曲线可以看出在500kHz以前CE102的限值以20dB/dec的速率下降，因此只要转折频率在500kHz或者更低，那么输入滤波电容的ESR将不会带来任何问题。

总结：我们应该如何减小差模传导发射呢？由于开关电源的开关频率是设计好的，我们无法改变，另外开关电流的时域幅值为是电源的额定功率决定的，我们也无法随意改变，开关管的上升/下降时间也是设计好的，受设计者控制的唯一参数是尽可能的减小滤波电容的ESR和ESL，同时转折频率尽可能落在500kHz以内。

审核编辑：汤梓红