高速數字電路電源系統的EMC設計

隨著電子、電力電子、電氣設備的應用范圍越來越廣泛，設備運行中產生的高密度、寬頻譜的電磁信號充滿了整個設備空間，形成了復雜的電磁環境從而造成了電磁干擾等情況。尤其在電源電路中，電磁環境最復雜，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、電磁兼容的相關知識

國家標準GB/T4765-1995《電磁兼容術語》對電磁兼容所下的定義：設備或系統在其電磁環境中能正常工作且不對該環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來進行劃分的，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，一個返回參考平面，那么這兩種模式中至少有一種將會存在，但通常是共存。一般來說，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，是輻射的主要來源，解決起來相當的麻煩。

圖1共模與差模干擾示意圖

三、電源系統的電磁干擾類型

造成電源干擾復雜性的第二個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際應用中常常出現的問題，總結了電源干擾的常見起因，如表1所示。

四、電磁干擾的途徑

從電磁兼容標準來說，電磁干擾基本上被分成傳導噪聲和輻射噪聲。這也是一種直觀分類，一種是接觸性的干擾，一種是非接觸性。電磁干擾就其實際作用于電路的機理有四種傳輸方式：傳導耦合，電磁場耦合，磁場耦合和電場耦合，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敏感器件也是一個噪聲源，因此我們就有如下的濾波策略：一個是對電源系統的前端入口處進行濾波。因為外界對電源系統的影響基本上都是通過入口的電源線引入到電源系統中的。無論是傳導噪聲，還是輻射噪聲都是會耦合到電源線上。因此，該處的濾波要精心處理。二是電源系統的出口，一般來說，這里不應該有太多問題，因為我們選擇和設計電源時，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。