我將電子產品：開關電源系統的EMI－傳導快速設計輸入濾波器的設計細節；再書文給電子設計者；開關電源的輸入EMI低通濾波器放置在輸入端對系統的電快速脈沖群也是有幫助的。

我再補充一下；研討會演講的下面的開關電源系統的EMS的圖文：

就開關電源來說！如果撇開開關電源的輸入濾波器不說，

1．開關電源線路本身對脈沖群干擾的抑制作用實在是很低的，究其原因，主要在于脈沖群干擾的本質是高頻共模干擾。

2．開關電源線路中的濾波電容都是針對抑制低頻差模干擾而設置的，其中的電解電容對于開關電源本身的紋波抑制作用尚且不足，更不要說針對諧波成分達到60MHz以上的脈沖群干擾有抑制作用了，

3．在用示波器觀察開關電源輸入端和輸出端的脈沖群波形時，看不出有明顯的干擾衰減作用。

這樣看來，就抑制開關電源所受到的脈沖群干擾來說，采用開關電源的輸入濾波器是一個重要措施。

EMS的問題注意要重點注意PCB設計的問題！（研討會已進行了具體講解）

1．開關電源線路中的高頻變壓器設計的好壞，對于脈沖群干擾有一定的抑制作用；

2．開關電源初級回路與次級電路之間的跨接電容，能為從初級回路進入次級回路的共模干擾返回初級回路提供通路，因此對于脈沖群干擾也有一定的抑制作用；

3．開關電源輸出端共模濾波電路的設置，能對脈沖群干擾有一定抑制作用。

4．開關電源線路本身對脈沖群干擾沒有什么抑制作用，但是如果開關電源的線路布局不佳，則更能加劇脈沖群干擾對開關電源的入侵。

特別是脈沖群干擾的本質是傳導與輻射干擾的復合，即使由于輸入濾波器的采用，抑制了其中的傳導干擾的成分，但存在在傳輸線路周圍的輻射干擾依然存在，依然可以透過開關電源的不良布局

（開關電源的初級或次級回路布局距離太長，就會形成了“大環天線”），

感應脈沖群干擾中的輻射成分，進而影響整個設備的抗干擾性能。

為什么要設計EMI低通濾波器來增加插入高頻損耗？

關鍵點1：

共模干擾的產生：是開關電源（開關MOS，輸出功率較大時MOS會增加散熱器設計）與大地（測試系統的參考接地板）之間存在分布電容；開關MOS及輸出整流二極管在電路中方波電壓的高頻分量通過分布電容傳入到大地（參考接地板）；這樣就形成與電源線的回路。或者說；高頻分量通過分布電容與電源線構成回路產生共模騷擾！

關鍵點2：

差模干擾的產生：主要是開關電源中開關管工作在開關狀態；當開關管開通時流過電源線的電流線性上升；開關管關斷時電流又突變為O；因此流過電源線的電流為高頻的重復三角波脈動電流；其含有豐富的高頻諧波分量；隨著頻率的升高該諧波分量的幅度會越來越小；因此差模騷擾是隨頻率的升高而降低的！

注意：隨著頻率的升高我們開關器件對地之間分布電容變得很關鍵！此時共模的干擾就變得越來越高，小的共模電流就會產生大的干擾！

這部分我可以通過EMI測試系統的CM／DM分離器就可以得到數據。

下圖直觀的顯示共模和差模騷擾的回路路徑；

如上圖：開關電源產生的噪聲包含共模噪聲和差模噪聲。共模干擾是由于載流導體與大地之間的電位差產生的，其特點是兩條線上的雜訊電壓是同電位同向的；而差模干擾則是由于載流導體之間的電位差產生的，其特點是兩條線上的雜訊電壓是同電位反向的。注意：通常線路上干擾電壓的這兩種分量是同時存在的。

如下結構圖可以想象如果沒有特定的EMI低通濾波器件我們是無法通過測試標準的！

雜散參數影響耦合通道的特性

進行上圖的分析：在EMI傳導騷擾頻段＜30MHz，多數開關電源騷擾的耦合通道我一般用電路網絡路徑圖來分析的。但是，在開關電源中的任何一個實際元器件，如電阻器、電容器、電感器乃至開關管、二極管都包含有雜散參數，且研究的頻帶愈寬，等值電路的階次愈高；因此，包括各元器件雜散參數和元器件間的耦合在內的開關電源的等效電路將復雜得多。

注意：在高頻時，雜散參數對耦合通道的特性影響很大，分布電容的存在成為電磁騷擾的通道。還有，在開關管功率較大時，開關管一般都需加上散熱片，散熱片與開關管之間的分布電容在高頻時不能忽略，它能形成面向空間的輻射騷擾源和電源線傳導的共模騷擾源。

針對對上面的問題：我們的第一想法是要插入濾波器設計；所以開關電源傳導的高效設計實際是我們插入濾波器的設計！

注意設計關鍵思路：在輸入端加濾波器，濾波器阻抗應與電源阻抗失配，失配越厲害，實現的衰減越理想，得到的插入損耗特性就越好。也就是說，如果噪音源內阻是低阻抗的，則與之對接的EMI濾波器的輸入阻抗應該是高阻抗（如電感量很大的串聯電感）；如果噪音源內阻是高阻抗的，則EMI濾波器的輸入阻抗應該是低阻抗（如容量大的并聯電容）。由于線路阻抗的不平衡性，兩種分量在傳輸中會互相轉變，情況也變得復雜。

對于＜75W開關電源EMI濾波器的測試推薦如下結構：

輸入濾波器的電路設計原理圖

測試輸入濾波電路能達到10dB設計裕量（采用電阻負載測試）

我們通用的工業及住宅類產品的EMI標準如下：

傳導騷擾的測試頻率范圍為0．15～30MHz，限值要求如下表：

在0．15～1MHz的頻率范圍內，騷擾主要以差模的形式存在，

在1～10MHz的頻率范圍內，騷擾的形式是差模和共模共存，

在10MHz以上，騷擾的形式主要以共膜為主。

進行機理分析：

差模騷擾的產生主要是由于開關管工作在開關狀態，當開關管開通時，流過電源線的電流會逐漸上升，開關管關斷時電流突變為零，因此，流過電源線的電流為高頻的三角脈動電流，含有豐富的高頻諧波分量，隨著頻率的升高，該諧波分量的幅度越來越小，因此差模騷擾隨頻率的升高而降低，共模則相反隨著頻率的升高器件體之間的分布電容變得越來越關鍵；小的共模電流都能產生大的電磁干擾。

濾波器的設計：通過上面的分析，了解產品的干擾特性和輸入阻抗特性后，設計或者選擇一個濾波器就變得簡單了。如果使用一個現成的濾波器，可以調用過去積累的濾波器數據庫，比對濾波器參數，找到一個合適的濾波器。如果沒有合適的或者想專門設計一個專用濾波器，可以借助專用的濾波器設計軟件。

我自己設計的公式計算軟件的機理：

1． 一般開關電源的噪聲成分約為1～10MHZ間所以EMI濾波器要在1－10MHZ的插入損耗要盡量好。

2． 濾波器的CM／DM濾波器諧振頻率在10KHZ－50KHZ為好：注意小于開關頻率；

3． 理論上電感量越高對EMI抑制效果越好，但過高的電感將使截止頻率更低，而實際的濾波器只能做到一定寬帶，也就使高頻噪聲的抑制效果變差

舉例說明：我將一只20mH的電感進行頻率－電感＆ 頻率－阻抗 分析；

頻率－電感曲線FREQUENCY—INDUCTANCE CURVE：

頻率－－－阻抗曲線FREQUENCY—IMPEDANCE CURVE：

注意：

電感量愈高，則繞線匝數愈多，鐵氧體磁芯ui越高，如此將造成低頻阻抗增加（直流阻抗變大）。匝數增加使分布電容也隨之增大，使高頻電流全部經此電容流通。過高的ui使CORE極易飽和，根據我多年的設計經驗對于鐵氧體材料ui＝10K是比較理想的。

將輸入濾波器進行等效如下：

進行EMI的共模和差模等效如下：

計算諧振頻率（濾波器的截止頻率）：

對于＜75W開關電源EMI輸入濾波器計算結果如下：

通過測試的濾波器的EMI數據與理論的EXCEL的原理計算參數數據是吻合的。因此就可以類推各種不同應用條件下的EMI濾波器的設計！