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摘要： 本文论述了开关电源的电磁干扰。该EMI主要包括共模和差模噪声。干扰导致了设备的效率降低，有时可能会损坏设备。本文提出了一种EMI滤波器的设计建议，以抑制这两种噪声。
关键词： 电磁干扰（EMI），共模（CM）、差模（DM）噪声，电源供应器
一、介绍
在过去的几十年里，大大增加了对电源的需求，已经迫使电力工程师建立可靠的网络，以向消费者提供“质量”的电源。多年来进行了大量的研究，给消费者提供优质的电源供应。伴随着电气工业大步迈进小型化，这项研究得到了巨大的推动作用。
电力电子器件是非常通用的设备能够提供高达10kW的功率。此外，这些器件能够在几百kHz的频率范围内工作，并在同一时间存在的设备，这使得这些设备很容易地控制的栅极端子的控制。一般来说EMI问题产生由于突然的电压变化（dv / dt的）或电流（di / dt的）的水平在一个波形。在二极管整流器，线电流可以是脉冲的持续时间短的二极管的恢复电流脉冲产生的瞬态电压尖峰中的线路电感。
导体的dv / dt波就像一个天线和敏感的信号电路出现噪音。 EMI问题建立通信线路的干扰与敏感信号电子电路。
在本文中提出了EMI滤波器设计建议。
二、EMI问题
家用电气和电子系统的广泛使用，工业，通信和其他应用程序，使得它所需的电路操作上接近对方。这些电路通常不利影响附近的其他电路的性能通过无意其信号耦合通过近及远的区域，传播电磁领域。
因此，这种干扰被称为电磁干扰（EMI），是设计师的一个主要问题。此外，减少了集成电路的使用电子设备的大小和多个电路在更小的空间，从而加大了干扰的可能。
设备设计者需要确保他们的设备将工作在现实世界中与其他设备附近。这意味着设备性能不应受外部噪声来源和设备不应该本身是一个来源的噪音。避免电磁干扰是一个主要设计目标。这就引出了电磁兼容的概念。电磁兼容性（EMC）的能力是电子设备在预期的电磁干扰环境中能够正常运转，同样重要的是，不能过度干扰在同一环境下工作的其他设备。
过去20年中已经看到了虚拟电操作的设备，如电脑，电视机，录像机，通信设备，如传真机，调制解调器和高速数字数据传输的无线电链路使用爆炸。这样的增长，是非常严重的电磁频谱的压力，可用的频段现在非常拥挤，进一步增加了EMI导致故障的可能性。如果N是设备的数量，可能会互相干扰，干扰事件的数目将上升为NN！
三、EMI的干扰形式
电磁干扰有些是天然的，如宇宙辐射，太阳活动或大气照明放电。其他的，无论是有意还是无意，或是由高压电源线或无线电发射器，可能会干扰其他系统。
作为无意的干扰，是电力线路上的电气设备，或一个无线电发射机的谐波，可能会干扰信号的频带。很明显，天然的或故意的EMI干扰，必须考虑在电磁兼容性之中，设备必须被设计为在这样的干扰的存在下正常运行。
这就要求，对典型的无意的电磁干扰源进行研究。关于这个问题，主要的工作已经完成。含有无意电磁干扰（EMI）从设备必须明确的责任在于该设备的设计者。对于这一点，他们需要衡量多少EMI是可以容忍的标准。
A.传导电磁干扰
传导电磁干扰是指通过导线直接传导到受干扰设备的噪声干扰，相互连接的设备通过电源线、电话线（包括传真或调制解调器）、或网线，是巨大的潜在EMI问题。
实际的EMI问题不能这么容易地追踪到完全是由于辐射或传导机制，往往是这些噪声机制同时存在或相互转化。
B.外部电磁干扰
作为一个例子，在接近电视机的地方开关荧光灯，当管灯被打开“ON”时，可以看到白线或斑点瞬间叠加在电视画面。这些都是开关接触反弹（或起动器管光）造成的EMI引起电视机的天线辐射的宽带噪声。
此外，在同一台设备既可以是源极，也可以是受体。上个例子中电视是一个受体，但是如果放一个收音机在电视跟前，受影响的就是收音机了。这是因为，最现代化的电视机包含开关模式电源，这些电源辐射大量噪声干扰周围的收音机。
C.内部EMI
同样的，系统内部的的EMI也是相当重要的，必须重视系统内的模块到模块的干扰，因为不这样做可能会导致系统无法执行其预定的功能。
四、噪声类型
开关电源电磁干扰由于不同类型的噪音的发生。其中有些是共模噪声，差模噪声，非内在差模噪声等，这些噪声频谱分析仪可以识别的，他们可以由噪声分离器分离。在本文中，被认为是共模噪声和差模噪声。
A.共模（CM）噪声
共模噪声又称为非对称噪声或线路对地的噪声，在使用交流电源的电气设备的输入端（输电线和中线）都存在这种噪声，两者对地的相位保持同相。
B.差模（DM）噪声
差模噪声又称为正常型、对称噪声或线路间噪声，它存在于交流线路和中性导线中，二者相位差为180°。差模噪声的电流沿着一条交流线流出，并沿着另一条交流线返回。在地线中不存在差模噪声电流。
五、EMI滤波器的设计
EMI滤波器的分析设计是非常困难的。提出了一个实用的方法。该方法是基于以下三个条件：
1.必须提供基线（即不带过滤器）的EMI的共模和差模噪声。
2.如果过滤器的元件架构安排和型号是适当的，源阻抗几乎没有影响。那么，分析设计可以在不知道确切的源阻抗值的情况下进行。
3.设计过程中的重点是为了满足低频规范。
建议EMI滤波器的设计过程
第1步：測量基线EMI辐射总噪声，共模噪声和DM噪声。对于CM和DM噪音的测量，噪声分离是必要的。
第2步：确定衰减要求。所需的衰减是基线噪声和EMI规格之间的差差值，再加上一些修正系数。
第3步：选择滤波器的拓扑结构。这一步还包括确定滤波器的阶数。由于CM和DM噪声源阻抗的性质，我们不会有很多的拓扑结构可以选择。
第4步：确定噪声的转折频率。
第5步：最后的步骤是使用设计好的滤波器再次测量噪声。
六、结论
在本文中，研究了开关电源的电磁干扰（EMI）问题。在这里，被认为是共模噪声和差模噪声。提出了一种新的步骤EMI滤波器，以减轻EMI噪声。该过滤器有噪声，只有CM和DM噪声被认为是缺点。也可以考虑不同的其他噪声，如工业，NIDM，混合模传导EMI噪声等。■
参考文献
[1] David A. Williams “A Tutorial on EMI Charaterization of Switching Regulators”， Proceedings of IEEE – APEC Conference （APEC’ 96）， pp. 333-339， （1996）.
[2] J.C. Crebier， M. Brunello and J.P. Ferrieux， “A new method for EMI study in boost derived PFC rectifiers”， Proceedings of IEEE – PESC Conference （PESC’99）， Vol.2， pp. 855 –860， （1999）.
关键词： 电磁干扰（EMI），共模（CM）、差模（DM）噪声，电源供应器
一、介绍
在过去的几十年里，大大增加了对电源的需求，已经迫使电力工程师建立可靠的网络，以向消费者提供“质量”的电源。多年来进行了大量的研究，给消费者提供优质的电源供应。伴随着电气工业大步迈进小型化，这项研究得到了巨大的推动作用。
电力电子器件是非常通用的设备能够提供高达10kW的功率。此外，这些器件能够在几百kHz的频率范围内工作，并在同一时间存在的设备，这使得这些设备很容易地控制的栅极端子的控制。一般来说EMI问题产生由于突然的电压变化（dv / dt的）或电流（di / dt的）的水平在一个波形。在二极管整流器，线电流可以是脉冲的持续时间短的二极管的恢复电流脉冲产生的瞬态电压尖峰中的线路电感。
导体的dv / dt波就像一个天线和敏感的信号电路出现噪音。 EMI问题建立通信线路的干扰与敏感信号电子电路。
在本文中提出了EMI滤波器设计建议。
二、EMI问题
家用电气和电子系统的广泛使用，工业，通信和其他应用程序，使得它所需的电路操作上接近对方。这些电路通常不利影响附近的其他电路的性能通过无意其信号耦合通过近及远的区域，传播电磁领域。
因此，这种干扰被称为电磁干扰（EMI），是设计师的一个主要问题。此外，减少了集成电路的使用电子设备的大小和多个电路在更小的空间，从而加大了干扰的可能。
设备设计者需要确保他们的设备将工作在现实世界中与其他设备附近。这意味着设备性能不应受外部噪声来源和设备不应该本身是一个来源的噪音。避免电磁干扰是一个主要设计目标。这就引出了电磁兼容的概念。电磁兼容性（EMC）的能力是电子设备在预期的电磁干扰环境中能够正常运转，同样重要的是，不能过度干扰在同一环境下工作的其他设备。
过去20年中已经看到了虚拟电操作的设备，如电脑，电视机，录像机，通信设备，如传真机，调制解调器和高速数字数据传输的无线电链路使用爆炸。这样的增长，是非常严重的电磁频谱的压力，可用的频段现在非常拥挤，进一步增加了EMI导致故障的可能性。如果N是设备的数量，可能会互相干扰，干扰事件的数目将上升为NN！
三、EMI的干扰形式
电磁干扰有些是天然的，如宇宙辐射，太阳活动或大气照明放电。其他的，无论是有意还是无意，或是由高压电源线或无线电发射器，可能会干扰其他系统。
作为无意的干扰，是电力线路上的电气设备，或一个无线电发射机的谐波，可能会干扰信号的频带。很明显，天然的或故意的EMI干扰，必须考虑在电磁兼容性之中，设备必须被设计为在这样的干扰的存在下正常运行。
这就要求，对典型的无意的电磁干扰源进行研究。关于这个问题，主要的工作已经完成。含有无意电磁干扰（EMI）从设备必须明确的责任在于该设备的设计者。对于这一点，他们需要衡量多少EMI是可以容忍的标准。
A.传导电磁干扰
传导电磁干扰是指通过导线直接传导到受干扰设备的噪声干扰，相互连接的设备通过电源线、电话线（包括传真或调制解调器）、或网线，是巨大的潜在EMI问题。
实际的EMI问题不能这么容易地追踪到完全是由于辐射或传导机制，往往是这些噪声机制同时存在或相互转化。
B.外部电磁干扰
作为一个例子，在接近电视机的地方开关荧光灯，当管灯被打开“ON”时，可以看到白线或斑点瞬间叠加在电视画面。这些都是开关接触反弹（或起动器管光）造成的EMI引起电视机的天线辐射的宽带噪声。
此外，在同一台设备既可以是源极，也可以是受体。上个例子中电视是一个受体，但是如果放一个收音机在电视跟前，受影响的就是收音机了。这是因为，最现代化的电视机包含开关模式电源，这些电源辐射大量噪声干扰周围的收音机。
C.内部EMI
同样的，系统内部的的EMI也是相当重要的，必须重视系统内的模块到模块的干扰，因为不这样做可能会导致系统无法执行其预定的功能。
四、噪声类型
开关电源电磁干扰由于不同类型的噪音的发生。其中有些是共模噪声，差模噪声，非内在差模噪声等，这些噪声频谱分析仪可以识别的，他们可以由噪声分离器分离。在本文中，被认为是共模噪声和差模噪声。
A.共模（CM）噪声
共模噪声又称为非对称噪声或线路对地的噪声，在使用交流电源的电气设备的输入端（输电线和中线）都存在这种噪声，两者对地的相位保持同相。
B.差模（DM）噪声
差模噪声又称为正常型、对称噪声或线路间噪声，它存在于交流线路和中性导线中，二者相位差为180°。差模噪声的电流沿着一条交流线流出，并沿着另一条交流线返回。在地线中不存在差模噪声电流。
五、EMI滤波器的设计
EMI滤波器的分析设计是非常困难的。提出了一个实用的方法。该方法是基于以下三个条件：
1.必须提供基线（即不带过滤器）的EMI的共模和差模噪声。
2.如果过滤器的元件架构安排和型号是适当的，源阻抗几乎没有影响。那么，分析设计可以在不知道确切的源阻抗值的情况下进行。
3.设计过程中的重点是为了满足低频规范。
建议EMI滤波器的设计过程
第1步：測量基线EMI辐射总噪声，共模噪声和DM噪声。对于CM和DM噪音的测量，噪声分离是必要的。
第2步：确定衰减要求。所需的衰减是基线噪声和EMI规格之间的差差值，再加上一些修正系数。
第3步：选择滤波器的拓扑结构。这一步还包括确定滤波器的阶数。由于CM和DM噪声源阻抗的性质，我们不会有很多的拓扑结构可以选择。
第4步：确定噪声的转折频率。
第5步：最后的步骤是使用设计好的滤波器再次测量噪声。
六、结论
在本文中，研究了开关电源的电磁干扰（EMI）问题。在这里，被认为是共模噪声和差模噪声。提出了一种新的步骤EMI滤波器，以减轻EMI噪声。该过滤器有噪声，只有CM和DM噪声被认为是缺点。也可以考虑不同的其他噪声，如工业，NIDM，混合模传导EMI噪声等。■
参考文献
[1] David A. Williams “A Tutorial on EMI Charaterization of Switching Regulators”， Proceedings of IEEE – APEC Conference （APEC’ 96）， pp. 333-339， （1996）.
[2] J.C. Crebier， M. Brunello and J.P. Ferrieux， “A new method for EMI study in boost derived PFC rectifiers”， Proceedings of IEEE – PESC Conference （PESC’99）， Vol.2， pp. 855 –860， （1999）.