IC電路電源系統的EMC設計

隨著(zhù)電子、電力電子、電氣設備的應用范圍越來(lái)越廣泛，設備運行中產(chǎn)生的高密度、寬頻譜的電磁信號充滿(mǎn)了整個(gè)設備空間，形成了復雜的電磁環(huán)境從而造成了電磁干擾等情況。尤其在電源電路中，電磁環(huán)境最復雜，所受的干擾影響也最嚴重。本文中將就高速數字電路電源系統的EMC設計做深入研究，商討避免或減少電磁干擾的方法。

一、 電磁兼容的相關(guān)知識

國家標準GB/T4765-1995《電磁兼容術(shù)語(yǔ)》對電磁兼容所下的定義：“設備或系統在其電磁環(huán)境中能正常工作且不對該環(huán)境中任何事物構成不能承受的電磁騷擾的能力。”

二、 電源系統的電磁干擾方式

電源干擾的復雜性原因之一是包含了許多可變的因素。首先，電源干擾可以以“共模”或“差模”方式存在，這是根據電磁干擾噪聲對于電路作用的形態(tài)來(lái)進(jìn)行劃分的，如圖1所示。任何電路中都存在共模和差模電流。共模和差模電流決定了傳播的電磁能量的大小。如果給定一對導線(xiàn)，一個(gè)返回參考平面，那么這兩種模式中至少有一種將會(huì )存在，但通常是共存。一般來(lái)說(shuō)，差模信號攜帶數據或有用信息，而共模信號是差模信號的負面效果，不包含有用信息，是輻射的主要來(lái)源，解決起來(lái)相當的麻煩。

圖1共模與差模干擾示意圖

三、 電源系統的電磁干擾類(lèi)型

造成電源干擾復雜性的第二個(gè)原因是干擾表現的形式很多，從持續期很短的尖峰干擾直至電網(wǎng)完全失電，其中也包括了電壓的變化（如電壓跌落、浪涌和中斷）、頻率變化、波形失真（包括電壓和電流的）、持續噪聲或雜波，以及瞬變等。我們根據國內外的抗擾度測試的一系列標準和實(shí)際應用中常常出現的問(wèn)題，總結了電源干擾的常見(jiàn)起因，如表1所示。

四、 電磁干擾的途徑

從電磁兼容標準來(lái)說(shuō)，電磁干擾基本上被分成傳導噪聲和輻射噪聲。這也是一種直觀(guān)分類(lèi)，一種是接觸性的干擾，一種是非接觸性。電磁干擾就其實(shí)際作用于電路的機理有四種傳輸方式：傳導耦合，電磁場(chǎng)耦合，磁場(chǎng)耦合和電場(chǎng)耦合，如圖2所示。

圖2耦合方式

1 抗干擾措施

因為直流穩壓電源既是一個(gè)敏感器件也是一個(gè)噪聲源，因此我們就有如下的濾波策略：一個(gè)是對電源系統的前端入口處進(jìn)行濾波。因為外界對電源系統的影響基本上都是通過(guò)入口的電源線(xiàn)引入到電源系統中的。無(wú)論是傳導噪聲，還是輻射噪聲都是會(huì )耦合到電源線(xiàn)上。因此，該處的濾波要精心處理。二是電源系統的出口，一般來(lái)說(shuō)，這里不應該有太多問(wèn)題，因為我們選擇和設計電源時(shí)，都要基于一定的參數和性能指標。但是為了解如何能夠達到最佳的電源性能，需要考慮出口的濾波性能。