1.2 电源 EMI 和安全简介

在这一部分，我们 将讨论电磁干扰

和电磁兼容性。

这两个主题对设计

和实现开关模式 电源非常重要。

EMI 表示 电磁干扰，

阻止信号从 一个电路传输到

另一个电路或整个系统时 发生不必要的耦合。

EMI 主要包含两部分。

一个是传导 EMI， 另一个是辐射 EMI。

传导 EMI 有 三种耦合方式：

即通过寄生阻抗传导、

电源连接和 接地连接耦合。

而辐射 EMI 是

通过无线电传输耦合。

EMC 表示 电磁兼容性，

代表电气系统在临近系统

内部或外部 产生 EMI 时

正常执行功能的能力。

我们来看看 EMI 来自系统中的哪个位置。

首先，有一些噪声源

会产生发射。

其次，噪声有四种

可能的耦合机制。

在低频率下，耦合 是由传导引起的。

在中频率下， 存在电场和磁场

耦合机制。

在高频率下， 则发生辐射耦合。

这四种机制 将 EMI 引入

易受影响的系统中。

开关模式电源通常

是辐射发射和传导 发射的主要产生因素。

大量发射产生于

电源开关的高功率、 高 di/dt、

快速瞬变及其通常

未封闭的实际情况。

电流路径中的寄生电感

和电容也会产生发射，

从而导致噪声增加，

并在电路与其他系统之间

产生干扰。

EMI 和 EMC 标准因地区和

应用不同而异。

因此两名工程师 使用同一 IC

处理非常类似的项目时，

适用的标准 可能完全不同。

需要注意的是， 我们通常遵守的标准

是 FCC 第 15 部分 B 子部分和 CISPR 22，

后者等效于 EN 55022。

了解我们电源 适用的标准后，

我们来看看标准 规定的限制条件。

CISPR 和 FCC 标准非常相近，

但在辐射规范方面

CISPR 比 FCC 更严格。

B 类比 A 类 更为严格。

因此，良好的设计实践

是功率级符合 B 类标准，

从而供不同 地区的其他用户

和不同应用使用。

传导限值最高 为 30 兆赫兹，

辐射限值最低 为 30 兆赫兹。

我们已经 介绍过 FCC

针对传导发射 规定的限值，

现在我们来看看 应用的实际测试。

规定限值使用分贝 乘以微伏作为单位，

而且这在不同的 频率下都适用。

传导发射测试仅

使用线路阻抗稳定网络

和频谱分析仪。

此处的图像显示了 实际 FCC 测试设置。

下面介绍 FCC 辐射发射测试。

此处的限值使用 每米微伏作为单位，

适用于一定距离下的

不同频率。

这里使用两个 不同的测试场地。

第一个，如图像所示，

是一个半电波暗室，

第二个是开放测试区。

因为 FCC 规定

与电路的最大距离 为 30 米，

因此需要较大的 暗室或开放区域。

我们现在了解了 EMI 和 EMC，

因此有必要知道 降低 EMI 和提升

EMC 的一些技术。

首先，EMI 滤波器、缓冲器

和屏蔽是可用于降低 EMI 的三种硬件技术。

其次，抖动技术可用于

在运行期间来回

调整开关频率， 从而分散发射。

请注意，这不会 实际减少发射，

而是使其振幅变大，

从而提高 EMC。

最后，在布局方面，降低 EMI 的一些推荐做法是

首先确定哪些节点和路径 具有高的 di/dt，

然后减少高 di/dt 环路面积。

第三是尝试保护 电路的敏感元件

免受噪声干扰。

在该部分中，我们 将讨论电源的

安全问题。

虽然电击安全性 是一个重要问题，

但这绝不是 唯一的考虑因素。

电击的严重程度 分为几个等级，

最严重的是触电死亡。

产生高能量灼伤的原因

可能源于宝石 熔化或工具

桥接高电势电路。

除此列表外，通常与

电源设计无关的

其他注意因素可能包括

辐射、化学品或 有害蒸汽的影响。

虽然安全性无法在整个 设计流程中进行测试，

但必须予以考虑。

安全性设计可能涉及

材料、机械和 PCB 布局方面。

认证过程中如果 出现安全性故障，

会产生非常高昂的代价。

这主要是因为 安全性故障

将导致计划或 设计周期大幅延迟。

这些只是一小 部分考虑因素。

熟悉适用的标准

非常重要。

根据电路是否 可供用户访问，

绝缘方式有所不同。

一些绝缘示例 包括胶带、橡胶

或塑料。

对于不可访问的 电路，所需的绝缘

较少，只需一层。

对于可访问电路， 绝缘需要具有冗余，

即在可访问元件 和危险电压之间

使用两层绝缘。

电源安全标准

最初只面向特定行业，

因此电源可能必须遵守

多项或不同的标准。

目前，60950 是我们的主要标准，

因为它涵盖 电信、商业机器、

大多数消费类电子系统

以及大多数工业应用。

但是，其他标准 仍可能适用。

因此，第一步需要确定

设计应适用的具体标准

和有效版本。

感谢大家收看 德州仪器 (TI)

提供的电源简介课程。

如果您对我们的器件

或常规电源有任何疑问， 请访问 E2E.ti.com 联系我们。

我们的应用工程师 会定期跟踪

此论坛。

Thank you.

在这一部分，我们 将讨论电磁干扰

和电磁兼容性。

这两个主题对设计

和实现开关模式 电源非常重要。

EMI 表示 电磁干扰，

阻止信号从 一个电路传输到

另一个电路或整个系统时 发生不必要的耦合。

EMI 主要包含两部分。

一个是传导 EMI， 另一个是辐射 EMI。

传导 EMI 有 三种耦合方式：

即通过寄生阻抗传导、

电源连接和 接地连接耦合。

而辐射 EMI 是

通过无线电传输耦合。

EMC 表示 电磁兼容性，

代表电气系统在临近系统

内部或外部 产生 EMI 时

正常执行功能的能力。

我们来看看 EMI 来自系统中的哪个位置。

首先，有一些噪声源

会产生发射。

其次，噪声有四种

可能的耦合机制。

在低频率下，耦合 是由传导引起的。

在中频率下， 存在电场和磁场

耦合机制。

在高频率下， 则发生辐射耦合。

这四种机制 将 EMI 引入

易受影响的系统中。

开关模式电源通常

是辐射发射和传导 发射的主要产生因素。

大量发射产生于

电源开关的高功率、 高 di/dt、

快速瞬变及其通常

未封闭的实际情况。

电流路径中的寄生电感

和电容也会产生发射，

从而导致噪声增加，

并在电路与其他系统之间

产生干扰。

EMI 和 EMC 标准因地区和

应用不同而异。

因此两名工程师 使用同一 IC

处理非常类似的项目时，

适用的标准 可能完全不同。

需要注意的是， 我们通常遵守的标准

是 FCC 第 15 部分 B 子部分和 CISPR 22，

后者等效于 EN 55022。

了解我们电源 适用的标准后，

我们来看看标准 规定的限制条件。

CISPR 和 FCC 标准非常相近，

但在辐射规范方面

CISPR 比 FCC 更严格。

B 类比 A 类 更为严格。

因此，良好的设计实践

是功率级符合 B 类标准，

从而供不同 地区的其他用户

和不同应用使用。

传导限值最高 为 30 兆赫兹，

辐射限值最低 为 30 兆赫兹。

我们已经 介绍过 FCC

针对传导发射 规定的限值，

现在我们来看看 应用的实际测试。

规定限值使用分贝 乘以微伏作为单位，

而且这在不同的 频率下都适用。

传导发射测试仅

使用线路阻抗稳定网络

和频谱分析仪。

此处的图像显示了 实际 FCC 测试设置。

下面介绍 FCC 辐射发射测试。

此处的限值使用 每米微伏作为单位，

适用于一定距离下的

不同频率。

这里使用两个 不同的测试场地。

第一个，如图像所示，

是一个半电波暗室，

第二个是开放测试区。

因为 FCC 规定

与电路的最大距离 为 30 米，

因此需要较大的 暗室或开放区域。

我们现在了解了 EMI 和 EMC，

因此有必要知道 降低 EMI 和提升

EMC 的一些技术。

首先，EMI 滤波器、缓冲器

和屏蔽是可用于降低 EMI 的三种硬件技术。

其次，抖动技术可用于

在运行期间来回

调整开关频率， 从而分散发射。

请注意，这不会 实际减少发射，

而是使其振幅变大，

从而提高 EMC。

最后，在布局方面，降低 EMI 的一些推荐做法是

首先确定哪些节点和路径 具有高的 di/dt，

然后减少高 di/dt 环路面积。

第三是尝试保护 电路的敏感元件

免受噪声干扰。

在该部分中，我们 将讨论电源的

安全问题。

虽然电击安全性 是一个重要问题，

但这绝不是 唯一的考虑因素。

电击的严重程度 分为几个等级，

最严重的是触电死亡。

产生高能量灼伤的原因

可能源于宝石 熔化或工具

桥接高电势电路。

除此列表外，通常与

电源设计无关的

其他注意因素可能包括

辐射、化学品或 有害蒸汽的影响。

虽然安全性无法在整个 设计流程中进行测试，

但必须予以考虑。

安全性设计可能涉及

材料、机械和 PCB 布局方面。

认证过程中如果 出现安全性故障，

会产生非常高昂的代价。

这主要是因为 安全性故障

将导致计划或 设计周期大幅延迟。

这些只是一小 部分考虑因素。

熟悉适用的标准

非常重要。

根据电路是否 可供用户访问，

绝缘方式有所不同。

一些绝缘示例 包括胶带、橡胶

或塑料。

对于不可访问的 电路，所需的绝缘

较少，只需一层。

对于可访问电路， 绝缘需要具有冗余，

即在可访问元件 和危险电压之间

使用两层绝缘。

电源安全标准

最初只面向特定行业，

因此电源可能必须遵守

多项或不同的标准。

目前，60950 是我们的主要标准，

因为它涵盖 电信、商业机器、

大多数消费类电子系统

以及大多数工业应用。

但是，其他标准 仍可能适用。

因此，第一步需要确定

设计应适用的具体标准

和有效版本。

感谢大家收看 德州仪器 (TI)

提供的电源简介课程。

如果您对我们的器件

或常规电源有任何疑问， 请访问 E2E.ti.com 联系我们。

我们的应用工程师 会定期跟踪

此论坛。

Thank you.