开关管、二极管 EMI抑制方法及使用慢恢复二极管

电磁干扰(EMI)就是电磁兼容不足,是破坏性电磁能从一个电子设备通过传导或辐射到另一个电子设备的过程。近年来，开关电源以其频率高、效率高、体积小、输出稳定等优点而迅速发展起来。开关电源已逐步取代了线性稳压电源，广泛应用于计算机、通信、自控系统、家用电器等领域。但是由于开关电源工作在高频状态及其高di/dt和高dv/dt，使开关电源存在非常突出的缺点——容易产生比较强的电磁干扰(EMI)信号。EMI信号不但具有很宽的频率范围，还具有一定的幅度，经传导和辐射会污染电磁环境，对通信设备和电子产品造成干扰。所以，如何降低甚至消除开关电源中的EMI问题已经成为开关电源设计师们非常关注的问题。

开关管工作在硬开关条件下开关电源自身产生电磁干扰的根本原因，就是在其工作过程中的开关管的高速开关及整流二极管的反向恢复产生高di/dt和高dv/dt，它们产生的浪涌电流和尖峰电压形成了干扰源。开关管工作在硬开关时还会产生高di/dt和高dv/dt，从而产生大的电磁干扰。如果不改善开关管的开关条件，其开关轨迹很可能会超出安全工作区，导致开关管的损坏。由于开关管的高速开关，使得开关电源中的高频变压器或储能电感等感性负载在开关管导通的瞬间，迫使变压器的初级出现很大的浪涌电流，将造成尖峰电压。开关管在截止期间，高频变压器绕组的漏感引起的电流突变，从而产生反电势E=-Ldi/dt，其值与电流变化率(di/dt)成正比，与漏感量成正比，叠加在关断电压上形成关断电压尖峰，从而形成电磁干扰。

此外，开关管上的反向并联二极管的反向恢复特性不好，或者电压尖峰吸收电路的参数选择不当也会造成电磁干扰。由整流二极管的反向恢复引起的干扰源有两个，它们分别是输入整流二极管和输出整流二极管。它们都是由电流的换向引起的干扰。di/dt和dv/dt是开关电源自身产生电磁干扰的关键因素，减小其中的任何一个都可以减小开关电源中的电磁干扰。由上述可知，di/dt和dv/dt主要是由开关管的快速开关及二极管的反向恢复造成的。要抑制开关电源中的EMI就必须解决开关管的快速开关及二极管的反向恢复所带来的问题。采取吸收装置是抑制电磁干扰的好办法。

慢恢复工频整流管1N4007用于主控IC供电绕组整流，解决多绕组系统，偏置电压偏高问题。使用某IC做5路输出DVB电源，批量生产过程中，发现不良率较高，症状为电源不工作或打嗝。去到工厂实测发现IC的供电电压偏高，IC过压保护机制触发。大家都知道，多路输出电源，要做到很好的交叉调整率是相当考验变压器设计功底的，偏置供电绕组电压偏高再所难免。客户已经批量生产了1W多套电源，重新设计变压器显然不是很好的解决方案。Flyback中RCD吸收电路使用慢管1N4007，解决主开关上的漏感尖峰电压应力及EMI辐射问题。见的RCD吸收电路结构如图2(D1一般用快恢复二极管)。MOS电压应力比较大并且EMI总超标，不妨试试此方案。虽然在日常的开关电源设计当中，并不推荐使用反应较慢的二极管，但这并不意味着它在设计中毫无用处。这类二极管反而能够解决一些比较棘手的问题。