开关电源电磁标准及其干扰抑制 一、引言电磁兼容性（EMC）是指电子设备或系统在规定的电磁环境电平下不因电磁干扰而降低性能指标，同时它们本身产生的电磁辐射不大于规定的极限电平，不影响其它电子设备或系统的正常运行，并达到设备与设备、系统与系统之间互不干扰、共同可靠地工作的目的。世界各国都相应制定了自己的EMC标准。比如国际电工委员会的1EC61000及(C1SPR系列标准、欧洲共同体的FN系列标准、美国联邦通信委的FCC系列标准和我国现行的GT3/T13926系列EMC标准等。随着国际电磁兼容法规的日益严格，产品的电磁兼容性能越来越受到重视。开关电源作为一种电源设备，其应用越来越广泛。随着电力电子器件的不断更新换代，开关电源的开关频率及开关速度不断提高，但开关的快速通断，引起电压和电流的快速变化。这些瞬变的电压和电流，通过电源线路、寄生参数和杂散的电磁场耦合，会产生大量的电磁干扰。二、开关电源的干扰源分析 开关电源产生的电磁干扰（EMI），按耦合通道来分，可分为传导干扰和辐射干扰；按噪声干扰源种类来分可分为尖峰干扰和谐波干扰。开关电源在工作过程中所产生的浪涌电流和尖峰电压就形成了干扰源，工频整流滤波使用的大电容充电放电、开关管高频工作时的电压切换以及输出整流二极管的反向恢复电流都是这类干扰源。三、电磁干扰的抑制措施电磁干扰由三个基本要素组合而产生：电磁干扰源；对该干扰能量敏感的设备；将电磁干扰源传输到敏感设备的媒介即传输通道或藕合途径。对开关电源产生的电磁干扰所采取的抑制措施，主要从两个方而考虑：一是减小干扰源的干扰强度；一是切断干扰传播途径。常用的抗干扰措施包括电路的隔离、屏蔽、接地、加装EMI滤波器以及PCB板的合理布局与布线。1．电路的隔离 在开关电源中，电路的隔离主要有：模拟电路的隔离、数字电路的隔离、数字电路与模拟电路之间的隔离。主要目的是通过隔离元器件把噪声干扰的路径切断，从而达到抑制噪声干扰的效果。对于开关电源的模拟信号控制系统的隔离，交流信号一般采用变压器隔离，直流信号一般采用线性隔离器(如线性光电耦器)隔离。数字电路的隔离主要有:脉冲变压器隔离、光电耦合器隔离等。其中数字量输入隔离方式主要采用脉冲变压器隔离、光电耦合器隔离；而数字量输出隔离方式主要采用光电耦合器隔离、高频变压器隔离。2． 屏蔽屏蔽一般分为两类，一类是静电屏蔽，主要用于防止静电场和恒定磁场的影响;另一类是电磁屏蔽，主要用于防止交变电场、交变磁场以及交变电磁场的影响。屏蔽是抑制开关电源辐射干扰的有效方法。可以用导电良好的材料对电场屏蔽，而用导磁率高的材料对磁场屏蔽。3．接地为防止各种电路在工作中产生互相干扰，使之能相互兼容地工作，根据电路的性质，将工作接地分为不同的种类。比如直流地、交流地、数字地、模拟地、信号地、功率地、电源地等。在电路的设计中，应将交流电源地与直流电源地分开，模拟电路与数字电路的电源地分开，功率地与弱电地分开。4． 加装EMI滤波器 电源滤波器安装在电源线与电子设备之间，用于抑制电源线引出的传导干扰，又可以降低从电网引入的传导干扰，对提高设备的可靠性有重要的作用。开关电源产生的电磁干扰以传导干扰为主，而传导干扰又分差模骚扰和共模干扰两种。构成开关电源EMI滤波器的基本网络如图1所示。该滤波器由共模扼流圈L、差模电容Cx和共模电容Cy组成。共模扼流圈L由两个绕在同一个高磁导率磁芯上的绕组构成，其结构使差模电流产生的磁通相互抵消。这种结构以较小体积获得较大的电感值，并且不用担心由于工作电流导致饱和。每个绕组与电容Cy分别组成L-E和N-E两对独立端口的低通滤波器，形成共模滤波网络，用来抑制电源线上存在的共模干扰。至于共模扼流圈L、差模电容Cx和共模电容Cy的取值大小，应尽量做到滤波器的谐振频率低于开关电源的工作频率，这样可以实现对整个频段的滤波。 图1 开关电源EMI滤波器5．PCB板的合理布局与布线开关电源的辐射干扰与电流通路中的电流大小，通路的环路面积，以及电流频率的平方等三者的乘积成正比，即辐射干扰E∝I·A·f 2。运用这一关系的前提是通路尺寸远小于频率的波长。上述关系式表明减小通路面积是减小辐射骚扰的关键，这是说开关电源的元器件要彼此紧密排列。在初级电路中，要求输入端电容、晶体管和变压器彼此靠近，且布线紧凑；在次级电路中，要求二极管、变压器和输出端电容彼此贴近。在印制板上，将正负载流导线分别布在印制板的两面，并设法使两个载流导体彼此间保持平行，因为平行紧靠的正负载流导体所产生的外部磁场是趋向于相互抵消的。四、结束语要提高开关频率，提高开关电源产品的质量，电磁兼容性是不容忽视的问题。产生开关电源电磁干扰的因素还很多，抑制电磁干扰还有大量的工作。只有在设计时充分考虑电磁兼容问题，才能使开关电源得到更普遍的应用。
EMC是什么？
PCB的EMC/EMI设计参照下面几条原则
关键信号优先原则
电源､模拟小信号､高速信号､差分信号､时钟信号及中断信号等为关键信号，应优先布线。一般情况下，应按照电源信号､时钟信号､中断信号､模拟小信号､高速信号及普通I/O信号的顺序进行布线。关键信号及敏感信号采用两侧局部敷铜地面隔离和屏蔽。
手动布线与自动布线原则
关键信号采用手动布线，普通信号采用手动布线或自动布线方法。
密度优先原则
从PCB电路板上连接关系最复杂的MCU/DSP/ARM等控制器芯片着手，从走线密度最高的区域开始布线。
最小环路与最短走线原则
也就是电源走线与GND走线组成的环路面积最小，在减少对外辐射能量的同时也最大程度上减小从外界接收的能量，从根本上提高EMC/EMI性能。
最短走线原则就是按照最短或尽可能短的路径连接同一网络上的引脚，避免不必要的折线走线形式。
在高频线路中，走线长度不可与波长呈整数倍关系以免发生信号谐振。
走线方向控制原则
走线方向控制就是相邻层的走线以90°正交或垂直布线为宜，避免相邻层信号以平行走线形式以减少层间串扰。
时钟信号线要短，尽可能与其他I/O信号垂直走线，并远离I/O信号电缆。
中断信号､模拟小信号､高速信号等敏感信号尽可能不与大电流､高速切换信号平行走线。
同一层上的同一网络上的走线改换方向时，尽可能以圆弧或45°折线相连，尽可能避免90°正交改换走线方向。
阻抗一致性原则
因线宽变化引起走线特征阻抗的非均匀性和不一致性，在传输速度较高时会引起反射干扰，同一网络上的走线线宽应尽可能保持一致。对于因从引脚间走线而不得不改变走线线宽的场合，应尽可能减少线宽不一致部分的有效长度。
差分信号应平行布线并尽量避免过孔。在一条走线需加过孔时，另一条也应在长度一致点处增加过孔，以使差分线符合阻抗一致性原则。
最小线宽原则
走线可流经的电流与铜皮厚度及线宽存在一定关系。在具体布线过程中，需要考虑线宽与电流及铜皮厚度间的关系，并预留50%的安全系数。
在通常情况下，一般信号走线宽度8~12mil，电源宽度20~30mil，GND走线30~50mil已可满足设计要求。但推荐走线最小宽度与TQFP､LQFP等表面封装形式主控芯片引脚宽度一致，8mil即是TQFP封装的DSP及ARM芯片的引脚宽度。
高速信号走线终端匹配原则
在延迟时间大于信号上升时间的1/4时，走线可作为传输线处理。在点对点的传输结构中，可采用始端串联匹配或终端并联匹配形式。在一点对多点传输时，需根据终端网络拓扑结构采用不同的匹配形式。在终端采用菊花链拓扑结构时，应采用终端并联匹配形式。在终端采用星形拓扑结构时，可选用始端串联匹配或终端并联匹配形式。匹配形式也称端接。
3W原则
为避免较近平行走线间的电磁干扰，相邻走线中心间距需不小于线宽的3倍，也就是走线间间距不小于1倍线宽的规则即为3W原则。在线间距不小于3W时，可保证相邻走线间70%的电场不相互影响。在线间距不小于10W时，可保障相邻走线间98%的电场不相互影响。
3W原则是在设计采用窄引脚封装的ARM和DSP为主控芯片的PCB时首先考虑并优先执行的布线技术之一。
20H原则
为避免PCB边缘对外辐射电场和电磁干扰的边缘效应，内缩的电源层边缘与PCB边界间的间距应不小于电源层与地面层介质厚度H的20倍，即为20H原则。在内缩间距不小于20H，可将70%的电场和电磁辐射限制在接地层边缘内。在内缩间距不小于100H，可将98%的电场和电磁辐射限制在接地层边缘内。
20H原则是提高PCBEMI性能的必要手段和方法之一。
5/5原则
5/5原则就是在时钟频率高于5MHz或脉冲上升时间小于5ns时，需要考虑使用多层板形式。在必须采用双层板时，需将一面作为完整的地面。
5/5原则是PCB层数选择原则，在高频PCB设计时必须考虑和应用。
资料参考:wwwpcbhfcom
电磁兼容 (EMC) 行业前景如何？
EMC是Electro Magnetic Compatibility的简称，中文名称为电磁兼容性，是指设备或系统在其电磁环境中符合要求运行并不对其环境中的任何设备产生无法忍受的电磁干扰的能力。
EMC包括两个方面的要求：一方面是指设备在正常运行过程中对所在环境产生的电磁干扰不能超过一定的限值;另一方面是指器具对所在环境中存在的电磁干扰具有一定程度的抗扰度。
许多电磁干扰问题是由地线产生的，因为地线电位是整个电路工作的基准电位，如果地线设计不当，地线电位就不稳，就会导致电路故障。地线设计的目的是要保证地线电位尽量稳定，从而消除干扰现象。
无论设备产生电磁干扰发射还是受到外界干扰的影响，或者电路之间产生相互干扰，线路板都是问题的核心，因此设计好线路板对于保证设备的电磁兼容性具有重要的意义。
此设计的目的就是减小线路板上的电路产生的电磁辐射和对外界干扰的敏感性，减小线路板上电路之间的相互影响。
一般怎样注意做才能达到EMC的标准
先一句话总括一下，朝阳产业，方兴未艾。下面详述。
电磁兼容是一个很有发展前途的行业，尤其是当前电路设计中最为容易解决的问题之一。
你已经做了两年多的工作了，你可能在不知不觉中收获了很多，或者你可能不去想它，没有进步。如果是前者，建议您深入思考如何更好地开发和应用这些东西。如果是后者，那么你必须仔细考虑，而不是改变职业，否则你会重复失败。
我是一个电子工程师。我非常喜欢电磁兼容专业，我没有学习的机会。你的情况好到你不珍惜它了吗？经过良好的SGS类似机构，如高级EMC改进顾问，无限的未来！
EMC产业主要分为两大部分，一是测试和整改，另一部分是研发。电磁兼容近年来受到广泛关注。这个行业没有主流方向那么清晰。开发部门通常不太关心。当后期测试来临时，将会有各种各样的EMC测试没有通过。主要问题是行业前景。电磁兼容性（EMC，即Electromagnetic Compatibility）是指设备或系统在其电磁环境中符合要求运行并不对其环境中的任何设备产生无法忍受的电磁骚扰的能力。因此，EMC包括两个方面的要求：一方面是指设备在正常运行过程中对所在环境产生的电磁骚扰(Electromagnetic Disturbance)不能超过一定的限值；另一方面是指设备对所在环境中存在的电磁骚扰具有一定程度的抗扰度，即电磁敏感性(Electromagnetic Susceptibility，即EMS)。可以说，我知道EMC的年薪很低，但是如果我是大学生，我需要学习很多知识，包括电路，电源，信号完整性等等。在我们学校，只有研究生有EMC专业，而且大学也应该一样。电磁兼容的圈子很小，每次出去开会都会遇到熟人，也许我会在未来遇见你。
EMC 是什么意思？EMC对未来的LED照明行业有什么影响？求高人指点 。 谢谢
3C电器产品，汽车，航天类电子产品对应的EMC标准是不一样的需要区别对待；
通常在电子产品的EMC设计方面，
1：在PCB layout的排布合理性和元件布局器件参数的匹配上要考虑骚扰和抗扰特性；
2：区分产品的类型和应用场合，通常模块，控制器类偏重抗扰特性的处理，执行器偏重骚扰抑制处理；
在抑制、抗扰电路方面可以参考一些经典电路设计，并通过在EMC试验室通过摸底试验不断调整元件参数来达到对应的EMC标准；
什么是EMI/EMC
电磁兼容性EMC（Electro
Magnetic
Compatibility），是指设备或系统在其电磁环境中符合要求运行并不对其环境中的任何设备产生无法忍受的电磁干扰的能力。因此，EMC包括两个方面的要求：一方面是指设备在正常运行过程中对所在环境产生的电磁干扰不能超过一定的限值；另一方面是指器具对所在环境中存在的电磁干扰具有一定程度的抗扰度，即电磁敏感性
EMC主要是针对于电源的：
电压——电源电压越高，意味着电压振幅越大而发射就更多，而低电源电压影响敏感度。
频率——高频产生更多的发射，周期性信号产生更多的发射。在高频数字系统中，当器件开关时产生电流尖峰信号；在模拟系统中，当负载电流变化时产生电流尖峰信号。
接地——对于电路设计没有比可靠和完美的电源系统更重要的事情。在所有EMC问题中，主要问题是不适当的接地引起的。有三种信号接地方法：单点、多点和混合。在频率低于1MHz时可采用单点接地方法，但不适于高频。在高频应用中，最好采用多点接地。混合接地是低频用单点接地而高频用多点接地的方法。地线布局是关键的。高频数字电路和低电平模拟电路的地回路绝对不能混合。
PCB设计——适当的印刷电路板（PCB）布线对防止EMI是至关重要的。
电源去耦——当器件开关时，在电源线上会产生瞬态电流，必须衰减和滤掉这些瞬态电流来自高di/dt源的瞬态电流导致地和线迹“发射”电压。高di/dt产生大范围高频电流，激励部件和缆线辐射。流经导线的电流变化和电感会导致压降，减小电感或电流随时间的变化可使该压降最小。
EMC (Electromagnetic Compatibility)电磁兼容
EMI(Electro Magnetic Interference) 电磁干扰
一般EMI/EMC设计时需要同时考虑辐射(radiated)与传导(conducted)两个方面。前者归属于频率较高的部分(>30MHz)，后者则是较低频的部分(<30MHz)。所以不能只注意高频而忽略低频的部分。一个好的EMI/EMC设计必须一开始布局时就要考虑到器件的位置，PCB迭层的安排，重要联机的走法，器件的选择等，如果这些没有事前有较佳的安排，事后解决则会事倍功半，增加成本。例如时钟产生器的位置尽量不要靠近对外的连接器，高速信号尽量走内层并注意特性阻抗匹配与参考层的连续以减少反射，器件所推的信号之斜率(slewrate)尽量小以减低高频成分，选择去耦合(decoupling/bypass)电容时注意其频率响应是否符合需求以降低电源层噪声。另外，注意高频信号电流之回流路径使其回路面积尽量小(也就是回路阻抗loopimpedance尽量小)以减少辐射。还可以用分割地层的方式以控制高频噪声的范围。最后，适当的选择PCB与外壳的接地点(chassisground)。（来源：wwwpcbworkcomcn）
