在开关电源设计中抑制电磁干扰（EMI/EMC）是一项核心挑战。以下是一些常用的、分层次的关键方法，需要系统性地结合使用：

一、源头抑制（最根本、最有效）

1. 优化拓扑与控制：

   • 软开关技术： 使用 ZVS（零电压开关）、ZCS（零电流开关）等拓扑（如 LLC、移相全桥），显著降低开关管在开通/关断瞬间的电压/电流应力（dv/dt, di/dt），从而减少高频谐波发射源。
   • 降低开关频率： 在满足效率和体积要求的前提下，降低开关频率能直接减少基波和谐波的能量。但需权衡效率、体积和低频EMI问题。
   • 增加开关沿时间（可控速率驱动）： 适当减缓开关管的开通和关断速度（使用栅极驱动电阻等），降低 dv/dt 和 di/dt，减少高频分量。但会增加开关损耗（需折衷）。
   • 频率抖动/调制： 有意在很小区间内周期性微调开关频率（如 +/-1%），将原本集中在固定频率及其谐波上的能量分散到更宽的频带内，降低特定频点的峰值干扰，易于滤波。
   • 减小开关环路面积： 开关管（MOSFET/IGBT）、储能电感/变压器和输入/输出电容构成的高频开关电流环路（高 di/dt）是主要的磁场辐射源。设计时要使这个环路尽可能小（物理布局紧凑）。

2. 优化关键元器件设计：

   • 变压器设计：
     • 磁屏蔽： 在变压器外部增加磁屏蔽（铜箔、铁氧体磁环或罐型磁芯）。
     • 绕组结构： 采用初级-次级夹层绕法（如初级夹次级，P-S-P）或三明治绕法，减小初级-次级间的分布电容，从而抑制通过分布电容耦合的共模噪声。将屏蔽绕组（铜箔）置于初次级间并单点接“安静”地。
     • 增加绕组间隔（爬电距离）： 在满足安规的前提下，适当增大初次级绕组间的物理距离，减小分布电容。
   • 选择优质二极管： 使用反向恢复特性软、恢复时间短（trr 小）的快恢复二极管（用于次级整流）或 SiC/Schottky 二极管（几乎无反向恢复）。硬恢复二极管会产生强 di/dt 噪声。RC 缓冲吸收电路可减缓其关断速度。

二、传导路径抑制（能量阻挡）

3. 输入电磁干扰滤波器设计（关键）：

   • 差模滤波： 由 X 电容（跨接在输入 L-N 线间）和共模扼流圈（电感在 L 和 N 线上对称缠绕）的一部分电感构成。主要滤除 L 和 N 线之间的差模噪声。
   • 共模滤波： 由 Y 电容（接在 L-E 和 N-E 之间，注意安规限制！）和共模扼流圈构成。共模扼流圈的核心（通常铁氧体）在共模噪声（同相流入）下呈现高阻抗。主要滤除对地的共模噪声。合理选择 X/Y 电容值和扼流圈电感值。
   • 滤波器布局： 滤波器要靠近电源输入端口放置，“脏”地（接输入电容负极、开关管源极/发射极、Y电容地点）和“静”地（输出地）要分开布局，在一点连接或通过滤波连接（如铁氧体磁珠），避免噪声电流流过安静地。避免滤波器的输入/输出线路耦合。

4. 输出滤波器： 在输出端也可适当添加 LC 滤波器（特别是高频去耦电容），抑制开关纹波和谐波噪声从输出线上辐射或传导出去。

5. 缓冲/吸收电路：

   • RCD / RDC 钳位（吸收）： 用于反激电源变压器的漏感尖峰吸收（保护开关管）。
   • RC 缓冲： 跨接在开关管 C-E/D-S 两端，或快速二极管两端，减缓开关边沿和/或二极管反向恢复引起的电压尖峰和振荡（dv/dt）。需精确设计阻容值以平衡损耗和效果。

三、辐射路径抑制（布局与屏蔽）

6. 优化 PCB 布局（极其重要！）：

   • 关键回路最小化： 核心原则！尤其关注功率回路（高 di/dt）：输入电容 -> 开关管 -> 变压器 -> 输出电容 -> 输入电容负（地）回路。务必使这个物理走线回路面积最小化（短而宽、上下层重叠铺铜）。
   • 单点接地/分区接地： 区分“大电流噪声地”（开关管地、输入电容地、Y电容地）和“安静地”（控制 IC 地、反馈地、输出地）。在单一接地点（通常是输入电容或输出电容的负极）或通过阻抗（如磁珠、0Ω电阻）连接这两个“地岛”。
   • 走线策略：
     • 功率线（尤其是开关节点）要短、宽、避免锐角。开关节点是强辐射源，避免过长走线或用作跳线。
     • 敏感小信号线（如反馈、补偿网络、基准源）远离高 di/dt/dv/dt 节点（开关节点、变压器、功率电感）和功率线。避免平行长距离走线。
     • 必要时在信号线上串联小电阻或磁珠以抑制高频振铃和噪声耦合。
   • 地平面： 多层板设计时，优先保证一个完整的地平面层（通常是底层或内层）。它能提供低阻抗回流路径、屏蔽和减小环路面积。避免在关键高速信号线下方的地平面层开槽（除非是故意隔离）。
   • 过孔布置： 为高频回路电流提供低阻抗路径，关键元件焊盘旁就近打地孔（尤其输入/输出电容）。地过孔数量越多，阻抗越低。

7. 屏蔽：

   • 机壳屏蔽： 整个电源模块或系统置于良好接地的金属外壳内。金属外壳本身构成法拉第笼，提供电磁屏蔽。外壳接地点选择需考虑噪声流向（如接机壳接地点）。
   • 局部屏蔽： 对特定强辐射源（如变压器、功率电感）在 PCB 上增加“屏蔽罩”（铜皮覆盖并良好接地），防止其磁场/电场直接辐射或耦合到周围电路。
   • 电缆屏蔽： 输入/输出连接线使用屏蔽电缆（或穿磁环），并将屏蔽层在靠近电源端口的位置良好接地（通常在机壳入口处360度搭接）。

8. 静电泄放路径设计（ESD相关）： 对于金属外壳产品，确保外壳可靠接地，为静电电流提供泄放路径而非耦合进内部电路。

总结与实施要点

• 系统性思维： EMI 抑制不是单一措施可以完全解决，必须从 源头 - 路径 - 受体 三个环节同时入手，采用多层次防御策略。
• 布局布线是核心： 一个糟糕的布局布线可以毁掉所有其他滤波和屏蔽的努力。必须在设计早期就充分考虑 EMI 布局规范。
• 关注环路面积： 这是产生辐射磁场的关键因素。时刻问自己：高频电流从哪来，到哪里去？怎么让这条路最短、包围的面积最小？
• 理解噪声分型： 明确待解决的是差模噪声（L-N之间）还是共模噪声（L/N共同对大地）。不同的噪声类型需要不同的抑制策略（X vs. Y电容）。
• 安规优先： 选择 X/Y 电容（特别是 Y 电容）时，必须严格遵循安规标准（如 IEC/EN 60335-1, UL 60950-1/62368-1）的容量限制和类型要求（X1/X2/Y1/Y2等）。
• 原型测试与迭代： EMI 预测模型并不完美。必须制作原型样机进行预兼容或正式 EMC 测试（传导发射、辐射发射），结合近场探头（可定位噪声源）和频谱分析仪进行调试，找出问题点后针对性改进。

通过综合运用以上方法，可以在开关电源设计阶段有效地预见并抑制电磁干扰，满足相关 EMC 法规（如 FCC Part 15 / CISPR 32）的要求，提高产品可靠性和市场竞争力。