當(dāng)電路沒有EMI濾波器時(shí)，定頻和變頻臨界模式的相關(guān)波形如下：

                                             圖1-2 未加EMI濾波器時(shí)的波形

上圖(a)是變周期臨界模式PFC最低開關(guān)頻率為75Khz，從FFT頻譜圖上看噪聲自75Khz后出現(xiàn)，圖 (b)為開關(guān)頻率20Khz的定占空比模式PFC，從FFT頻譜圖上看噪聲分布在20Khz的倍頻上。圖(a)是變頻模式（掃頻模式）相對(duì)于圖(b)噪聲能量更分散，沒有過高的噪聲。

Saber軟件的頻譜分析跟真實(shí)的頻譜儀很像，待測量區(qū)間取的越小得到的結(jié)果越準(zhǔn)確，圖1-2中取24.9mS-25.1mS得到的頻譜圖如下：（變周期臨界模式）

                         圖1-3 表周期臨界模式PFC電路頻譜圖

做EMI測試時(shí)是通過測LISN內(nèi)50歐電阻上的壓降得到的uV 信號(hào)，如果換算成電流(A)則二者相差1000000/50=20000倍。圖1-3中綠色曲線為通常的EMI測試曲線，已超出參考的40db很多，圖1-3中藍(lán)色曲線為電流頻譜圖，三角波的傅里葉展開如下

一次諧波周期T=13.329uS頻率f=1/T=75KHz，幅值為Ipk*4/pi²=3.1*0.405=1.256(A)=1.976(dB)接近仿真結(jié)果1.336(dB)。

無論差模還是共模都是通過測量LISN中50歐電阻上的壓降得到，另一個(gè)角度考慮EMI測試就是電流紋波大小的測試。根據(jù)這一思想EMI測試中40dB標(biāo)線對(duì)應(yīng)電流負(fù)46dB電流紋波峰峰值0.01A，50dB標(biāo)線對(duì)應(yīng)電流負(fù)36dB電流紋波峰峰值0.0317A。

根據(jù)上面的分析電路中引入EMI濾波器要達(dá)到使紋波電流峰峰值從3.1A降至低于0.01A以下（假設(shè)標(biāo)線40dB）的目的，EMI濾波器采用一級(jí)LC電路（假設(shè)元件理想無寄生參數(shù)）特性曲線為：

                        圖1-4 理想LC濾波電路特性曲線

圖1-4中電感20mH，電容680nF，75Khz處衰減-69.598dB余量充足，諧振頻率1.365Khz。（功率240W）

引入此濾波器后的效果如下：

                               圖1-5 引入純LC濾波器后仿真波形

結(jié)合圖1-5和圖1-4可以看出純LC濾波電路已經(jīng)產(chǎn)生了震蕩，震蕩頻率既諧振頻率1.365Khz，從圖1-4中可以看出在諧振處增強(qiáng)了紋波幅度導(dǎo)致超標(biāo)。（看資料EMI測試從150Khz開始，軍品從10KHz開始那么上述波形是否合格？）

消除這中LC震蕩主要有兩種方法：

                                     圖1-6 LC消震電路

仿真采用的是電路（a）

                   圖1-7 增加減震電阻后的LC濾波電路特性圖

圖1-7中減震電阻取1k，電阻值取的越小衰減能力越弱仿真的取值大概是5.8倍Z0=(L/C)^-2，仿真結(jié)果如下：

                                    圖1-8 增加減震電阻后仿真波形

圖1-8顯示LC濾波器增加減震電阻后紋波電流都低于40dB并且功率因數(shù)PF達(dá)到了0.999。

                                      圖1-9 計(jì)算公式驗(yàn)證

通過公式計(jì)算的紋波電流0.007883A與軟件仿真的結(jié)果0.00765A基本一致，紋波電流20*log(0.00765) =-48.374dB與軟件仿真結(jié)果基本一致。

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對(duì)于仿真中的定頻定占空比模式其峰值電流達(dá)到了7.5A頻率又只有20KHz，如果仍采用單級(jí)濾波器則成本較高并且效果也不好，這時(shí)可考慮采用雙級(jí)濾波器。（參數(shù)：C1=340nF，L1=2mH，C2=1.36uF，L2=3mH）

                           圖1-10 雙級(jí)LC濾波器特性曲線

雙級(jí)濾波器的參數(shù)要不同以避免諧振點(diǎn)重合，采用雙級(jí)濾波后對(duì)紋波的衰減更強(qiáng)如圖1-10所示在75KHz處可衰減-97dB（原單級(jí)為-50dB）。

串入上述濾波器后的仿真結(jié)果如下：

                            圖1-11 雙級(jí)濾波器、定頻、定占空比模式PFC仿真

濾波電容值的選取可以根據(jù)電荷守恒原理，見下圖

                                                   圖1-12 紋波電壓計(jì)算公式推導(dǎo)

對(duì)于低PF應(yīng)用電容可以取的較大，對(duì)于高PF應(yīng)用電容越小則紋波電壓越大（峰值電壓越高，圖中電壓紋波41V最大峰值為333V）。

EMI濾波器對(duì)干擾噪聲的抑制能力是用插入損耗I.L(Insertion Loss)來衡量。插入損耗定義為沒有濾波器接入時(shí)，從噪聲源傳輸?shù)截?fù)載的功率P1與接入濾波器后，從噪聲源傳輸?shù)截?fù)載的功率P2之比，用dB(分貝)來表示。

由定義有：

由上述公式可知插入損耗跟圖1-10的衰減曲線是一個(gè)意思。

從電網(wǎng)到開關(guān)電源之間一般都會(huì)有電源線都有一定的阻抗，可結(jié)合這個(gè)阻抗接成π型EMI濾波器以達(dá)到更好的濾波效果。

當(dāng)引入寄生參數(shù)后分析會(huì)比較麻煩，后面可能會(huì)一點(diǎn)點(diǎn)的進(jìn)行嘗試。

實(shí)際的器件都有寄生參數(shù)，加入寄生參數(shù)后濾波器就不理想了。

                                 圖2-1-1 考慮寄生參數(shù)的濾波器特性曲線

圖中曲線顯示在第二個(gè)諧振頻率后濾波器的紋波衰減能力變差（寄生參數(shù)取的不一定合理），并且頻率越高噪聲抑制能力越弱，理想器件是沒有第二、第三···諧振點(diǎn)的曲線一直是單調(diào)遞減的。EMI難處理可能就是因?yàn)檫@些個(gè)寄生參數(shù)，一是寄生參數(shù)不好測量，二是布局布線、元件引腳長度、溫度等都會(huì)改變寄生參數(shù)所以難量化。單從濾波效果考慮可以采用寄生參數(shù)小的元件比如穿心電容、小寄生電容的電感等。

圖2-1-1是常見的AC/DC電源輸入電路有大的輸入電容Cin，因?yàn)橛辛诉@個(gè)大電容所以濾波電感可用小感量的，但大電解電容Cin中存ESR所以在高頻段還需Cx電容的參與。大電解電容中ESR對(duì)EMI濾波器的影響見下圖：

                          圖2-1-2 輸入電解電容ESR對(duì)EMI濾波器的影響

如圖2-1-2藍(lán)色虛線是增大ESR后的曲線，在EMI測試中有種情況就是冷機(jī)時(shí)傳導(dǎo)過不去熱機(jī)后傳導(dǎo)就通過了（冷機(jī)ESR大熱機(jī)ESR變小），上面這張圖可以解釋這個(gè)現(xiàn)象。

下面的圖是對(duì)比有Cx電容和沒有Cx電容對(duì)EMI濾波器的影響

                             圖2-1-3 對(duì)比Cx電容對(duì)EMI濾波器的影響

圖2-1-3中藍(lán)色虛線為去掉Cx電容后的曲線，在第二諧振點(diǎn)后濾波性能變差，有Cx電容的保持不變。（沒有考慮整流橋的影響）

下圖對(duì)比分別增大濾波電感和濾波電容對(duì)EMI濾波器特性的影響。

                      圖2-1-4 增大濾波電感或?yàn)V波電容對(duì)EMI濾波器的影響

圖2-1-4顯示增大濾波電感對(duì)低頻段影響較大，增大濾波電容Cx對(duì)高頻段影響較大。（寄生參數(shù)不一定合理所以這個(gè)規(guī)律還有待驗(yàn)證，藍(lán)色虛線表改變后）

用一個(gè)隔離反激電源來模擬共模信號(hào)的產(chǎn)生及傳播途徑，電路如下：

                                              圖3-1 共模信號(hào)測試電路

測試結(jié)果如下：

                                               圖3-2 共模信號(hào)測試結(jié)果

因火線L上有差模電感所以共模電流主要流經(jīng)零線N，這個(gè)電路的寄生參數(shù)需進(jìn)一步“優(yōu)化”以期能模擬出真實(shí)的波形。

反激電源的輸出二極管有時(shí)會(huì)放在低端（常見的放置方式稱為高端），下面是對(duì)比這兩種放置方式對(duì)EMI的影響。

                                 圖3-3 輸出二極管不同位置對(duì)EMI的影響

圖3-3的結(jié)果顯示采用圖(a)的常見接法要比圖(b)的接法共模電流更小、EMI頻譜線更低。

這是不是說明，保證截止頻率不變的條件下，加大電感減小電容和加大電容減小電感前者對(duì)低頻段效果大點(diǎn)，后者對(duì)高頻段大點(diǎn)？

嗯，從計(jì)算的結(jié)果看。

pi led驅(qū)動(dòng)

EMI高手出檯，佩服...

老師，你好~我剛開始接觸電源設(shè)計(jì)，對(duì)于您這個(gè)圖有一些疑問，煩請(qǐng)有時(shí)間幫忙解答一下：

1、20k的噪聲為什么會(huì)出現(xiàn)在20的倍頻上，40k、60k、80k、100k上的從圖片上看確實(shí)有一個(gè)很大的毛刺

2、為什么75k反而沒有這種倍頻？只有在75k甚至100k上才會(huì)有那么多噪聲

因?yàn)檫@兩張圖采用的是不同的控制方法一個(gè)是變頻一個(gè)是定頻。

請(qǐng)問，這是什么仿真軟件？

Saber軟件