在現(xiàn)代電子設備中，開關電源系統(tǒng)以其高效、緊湊等諸多優(yōu)勢，成為各類設備不可或缺的供電部分。然而，開關電源工作過程中產(chǎn)生的電磁干擾(EMI)問題，嚴重影響了產(chǎn)品的電磁兼容性(EMC)。本文將圍繞開關電源系統(tǒng)產(chǎn)品 EMC 展開三大方面的思考，深入剖析問題并探尋解決方案。

電源噪聲：EMC 問題的核心源頭

開關電源工作時，內(nèi)部的功率開關管高速通斷，會產(chǎn)生復雜的電源噪聲。從原理上看，當 MOS 管開通時，L，N 回路中變壓器電感的電流線性上升;MOS 管關斷時，L，N 回路電流迅速關斷，此時回路的電流波形為三角波，而高頻的三角波電流的諧波分量形成系統(tǒng)的差模干擾。在傳導騷擾頻段(<30MHz)，開關電源騷擾的耦合通道可以用電路網(wǎng)絡描述，但由于實際元器件存在雜散參數(shù)，使得開關電源的等效電路極為復雜。

在實際案例中，某通信設備的開關電源在工作時，對附近的射頻模塊產(chǎn)生了嚴重干擾，導致信號傳輸出現(xiàn)誤碼。經(jīng)排查，發(fā)現(xiàn)是開關電源的差模噪聲通過電源線傳導至射頻模塊。解決此類問題，可在電源輸入輸出端添加合適的濾波器。例如，采用 π 型濾波器，通過合理配置電感和電容參數(shù)，可有效抑制差模噪聲。同時，優(yōu)化 PCB 布局，縮短功率回路的走線長度，減小差模電流的環(huán)路面積，能從源頭降低差模噪聲的產(chǎn)生。

電源復位：確保系統(tǒng)穩(wěn)定運行的關鍵環(huán)節(jié)

電源復位對于開關電源系統(tǒng)產(chǎn)品在復雜電磁環(huán)境下保持穩(wěn)定運行至關重要。瞬態(tài)干擾(EMS)，如靜電放電(ESD)、電快速瞬變脈沖群(EFT)等，可能導致電源電壓瞬間波動，使系統(tǒng)出現(xiàn)異常復位，進而影響產(chǎn)品功能及性能。

以一款工業(yè)控制設備為例，在進行 EMC 測試時，發(fā)現(xiàn)設備在遭受 EFT 干擾時頻繁復位。深入分析后，發(fā)現(xiàn)是復位電路的抗干擾能力不足。對此，可在復位電路中增加濾波電容和 TVS 二極管。濾波電容能夠平滑電源電壓的瞬間波動，TVS 二極管則可在出現(xiàn)過電壓時迅速導通，將電壓鉗位在安全范圍內(nèi)，有效防止異常復位。此外，合理設計復位信號的布線，使其遠離噪聲源，也能提高復位電路的抗干擾能力。

電源輸出：保障穩(wěn)定供電與抑制干擾的雙重挑戰(zhàn)

開關電源的輸出環(huán)節(jié)既要保證穩(wěn)定的電壓和電流輸出，又要防止輸出信號受到內(nèi)部及外部干擾的影響。輸出整流二極管的反向恢復特性會產(chǎn)生高頻噪聲，影響輸出信號質(zhì)量。而且，若輸出線纜較長，還容易成為輻射天線，將內(nèi)部干擾輻射出去，影響周圍設備。

對于輸出噪聲問題，可選用反向恢復時間短的整流二極管，并在二極管兩端并聯(lián) RC 吸收電路，抑制反向恢復電流產(chǎn)生的尖峰電壓。針對輸出線纜的輻射問題，可采用屏蔽線纜，并確保屏蔽層良好接地。在一些對 EMC 要求極高的應用場景中，還可在輸出端增加共模電感，進一步抑制共模干擾。

開關電源系統(tǒng)產(chǎn)品的 EMC 問題涉及電源噪聲、電源復位和電源輸出等多個關鍵方面。通過深入理解其工作原理，結合實際案例進行分析，并采取針對性的措施，如優(yōu)化電路設計、合理布局布線、選用合適的元器件等，能夠有效提升開關電源系統(tǒng)產(chǎn)品的 EMC 性能，使其在復雜的電磁環(huán)境中穩(wěn)定可靠地運行，滿足日益嚴格的 EMC 標準要求。