EMC性能是电源模块设计的重要指标

电磁兼容领域，每个人都必须熟悉电源模块，而EMC性能作为电源模块的重要指标，你知道如何深入了解各种电源模块的EMC性能吗？在应用中，如何提高模块的EMC保护能力？这篇文章将为你解答。

众所周知，EMC是指电磁兼容性测试，指设备产生的电磁能量既不干扰其他设备，也不干扰其他设备的电磁能量。隔离电源模块的EMC测试包括EMI测试和EMS测试，那么如何保证电源模块的EMC性能呢？这篇文章将为大家揭晓。

每个人都必须熟悉电源模块，而EMC性能作为电源模块的重要指标，你知道如何深入了解各种电源模块的EMC性能吗？在应用中，如何提高模块的EMC保护能力？这篇文章将为你解答。众所周知，EMC是指电磁兼容性测试，指设备产生的电磁能量既不干扰其他设备，也不干扰其他设备的电磁能量。隔离电源模块的EMC测试包括EMI测试和EMS测试，那么如何保证电源模块的EMC性能呢？这篇文章将为大家揭晓。

一、EMC介绍

EMI电磁干扰是指被测设备干扰周围设备的能力，主要包括传导骚扰CE和辐射骚扰RE。电源模块EMS电磁干扰是指根据国家标准GB/T16821-2007《通信电源设备通用试验方法》规定的电源模块试验主要包括群脉冲抗干扰(EFT)、浪涌抗干扰(SURGE)、静电放电抗干扰、辐射抗干扰等。

EMC的生产必须具备三个要素：干扰源、传输介质和敏感设备，如下图1所示。如果三者中没有一个不能构成EMC问题，则电源模块的设计只能通过整改其中一个方面来实现EMC保护，例如根除干扰源，改进传输介质，避免干扰传输或将敏感设备远离干扰源。

图1.EMC三要素

二、EMC干扰防护-器件

电源模块组件的选择将直接影响模块的整体性能。接下来，我们将介绍电源芯片、高频变压器、现场效应管和共模电感，如下所示。

场效应管:注意两个参数:导电电阻和低栅极电荷，即影响模块的EMC性能和整体效率，所以要做好两者的平衡；

高频变压器：应确保直流损耗低，交流损耗低，泄漏感小，绕组之间需要良好的绕组布局，使开关电源工作时泄漏峰值尽可能小；

滤波电容器：应用于输入端滤波器；应用于输出端吸收开关频率和高谐波电流组件。需求趋势为小、大容量、高频、低阻抗、高压阻；

共模电感：与其它无源器件一样，注意其电气参数，如额定电压、额定电流、电感、漏感等。

压敏电阻：要求最大DC工作电压大于电源和信号线DC工作电压。

三、EMC干扰防护-电路设计

高功率密度和高转换效率的电源模块通常是开关电源。当开关管打开和关闭时，电压和电流将被切断，导致大瞬态变化(di/dt、dv/dt)。因此，无论电源模块使用何种拓扑结构，只要打开和关闭电源，都会产生一定程度的EMC干扰，如图2所示。

图2.开关电源常见拓扑和斩波

通过优化自身的拓扑结构和规范PCB设计，可以提高电源模块的EMC性能：

1.在电路设计中，保护装置应放置在离产品静电导入口最近的地方，原则是先保护后滤波；

2.在拓扑设计中，选择连续导通模式(CCM)的拓扑，如Boost、全桥、推挽等拓扑；

3.在电路保护方面，建议在开关管上加入RC吸收电路和RCD吸收电路，并将其放置在开关管附近，以降低峰值电压。π型滤波器和全波整流电路等滤波器电路应用于EMC传输电路。详见图3；

4.在PCB设计中，尽量铺设大面积的地面，尽量减少对地面的划分，减少回路面积，从而减少干扰。避免大面积隔离铜区，由于电磁等原因，大面积隔离铜区会影响模块的可靠性；减少接线长度，从而减少动态节点处的电感，避免强电磁场。

图3.EMC优化拓扑电源模块

四、EMC干扰防护-外围保护

作为一种模块产品，电源模块对体积的要求很高。如果仅依靠电源模块的内部设计来满足要求，产品的体积将非常大，成本将非常昂贵。由于吸收EMS的电子元件体积大，高级EMC干扰保护只能通过外围电路设计满足系统的EMS要求。

根据GB/T16821-2007国家标准《通信电源设备通用试验方法》，传导骚扰(CE)的波形一般分为低频(150KHz~0.5MHz)、中频(0.5MHz~5MHz)和高频(5MHz~30MHz)三种成分。不同的情况需要不同的外围电路来解决。

低频：属于差模骚扰，采用差模滤波电路解决；

中频：由共模滤波电路和差模滤波电路共同解决的差模和共模骚扰；

高频：属于共模骚扰，采用差模滤波电路解决。

共模和差模干扰常同时存在于电源线中，因此电源EMI滤波器由共模滤波电路和差模滤波电路组成，如图5所示。

图4.EMC外围推荐电路电源模块

五、EMC干扰保护-优质电源模块

电磁兼容的设计日益重要，对于独立构建的电源模块，不仅研发周期长，生产成本高，而且难以保证产品的一致性和可靠性。此时，可选择高质量的电源模块进行产品设计。