反激式開關(guān)電源EMI法規(guī)及測試規(guī)范

1.EMI法規(guī)及測試規(guī)范

全電磁兼容性是指設(shè)備或系統(tǒng)在其電磁環(huán)境中符合要求運行并不對其環(huán)境中的任何設(shè)備產(chǎn)生無法忍受的電磁干擾的能力。電源對外部干擾(EMI)適用表1標(biāo)準(zhǔn)。

表1 EMI標(biāo)準(zhǔn)

電源對外部干擾的免疫能力(EMS)適用表2標(biāo)準(zhǔn)。

表2 EMS標(biāo)準(zhǔn)

EMI與EMS存在密切關(guān)系，本文主要討論射頻的傳導(dǎo)與輻射，其頻率測試范圍為150k-1GHz，最新標(biāo)準(zhǔn)EN55032明確規(guī)定了110Vac、230Vac兩檔測試電壓，EMI測試方法及限值分別如下圖所示。

圖1 傳導(dǎo)測試方法與限值

圖2 輻射測試方法與限值

可見，傳導(dǎo)測試是有路徑的，干擾通過傳導(dǎo)電流或位移電流傳至LISN；而輻射測試并無路徑，干擾是通過空間交變電磁場來傳播。

2.反激變換器時頻域分析方法

分段線性化為開關(guān)變換器的時域分析方法，如圖3所示，反激變換器可分為四段分析。

T1磁化模態(tài)

Tr傳輸模態(tài)

T2消磁模態(tài)

T3振蕩模態(tài)

圖3 反激變換器四段工作模態(tài)

在一個開關(guān)周期結(jié)束時，變壓器儲存的能量尚未釋放完畢，沒有T3振蕩模態(tài)，定義為連續(xù)導(dǎo)電模式(CCM)，否則稱之為不連續(xù)導(dǎo)電模式(DCM)。

傅里葉變換為開關(guān)變換器的頻域分析方法，分連續(xù)傅里葉變換和離散傅里葉變換，分別定義如下：

反激變換器主開關(guān)管的時頻域仿真波形如圖4所示。

(a) Vds時域波形

（b）Vds頻譜分布

圖4 反激變換器CCM與DCM時頻域波形

可見，開關(guān)波形的頻譜分量是以開關(guān)頻率的整數(shù)倍為中心展開且幅值隨工作模式變化明顯；工作模式是導(dǎo)致110Vac和230Vac的EMI測試結(jié)果差異的主要原因。

3.EMI理論基礎(chǔ)與整改措施

麥克斯韋方程組是分析EMI的理論基礎(chǔ)，高斯電場和磁場定律描述了電場和磁場的性質(zhì)：電磁是不完全對稱的，不存在磁單極子卻存在單一電荷，有N就有S，磁場線是閉合的。法拉第電磁感應(yīng)定律揭示出變化的磁場產(chǎn)生電場。安培-麥克斯韋定律指出了傳導(dǎo)電流和位移電流的存在，其中位移電流是電場隨時間變化產(chǎn)生的電流，是傳導(dǎo)定量分析的基礎(chǔ)。