高频开关电源电磁兼容问题解决及PCB设计常用语

随着高频开关电源技术的不断完善和日趋成熟，其在铁路信号供电系统中的应用也在迅速增加。与此同时，高频开关电源自身存在的电磁骚扰（EMI）问题如果处理不好，不仅容易对电网造成污染，直接影响其他用电设备的正常工作，而且传入空间也易形成电磁污染，由此产生了高频开关电源的电磁兼容（EMC）问题。

在图1a电路中的整流器、功率管Q1，在图1b电路中的功率管Q2～Q5、高频变压器T1、输出整流二极管D1～D2都是高频开关电源工作时产生电磁骚扰的主要骚扰源，具体分析如下。

（1）整流器整流过程产生的高次谐波会沿着电源线产生传导骚扰和辐射骚扰。

（2）开关功率管工作在高频导通和截止的状态，为了降低开关损耗，提高电源功率密度和整体效率，开关管的打开和关断的速度越来越快，一般在几微秒，开关管以这样的速度打开和关断，形成了浪涌电压和浪涌电流，会产生高频高压的尖峰谐波，对空间和交流输入线形成电磁骚扰。

（3）高频变压器T1进行功率变换的同时，产生了交变的电磁场，向空间辐射电磁波，形成了辐射骚扰。变压器的分布电感和电容产生振荡，并通过变压器初次级之间的分布电容耦合到交流输入回路，形成传导骚扰。

（4）在输出电压比较低的情况下，输出整流二极管工作在高频开关状态，也是一种电磁骚扰源。

由于二极管的引线寄生电感、结电容的存在以及反向恢复电流的影响，使之工作在很高的电压和电流变化率下，二极管反向恢复的时间越长，则尖峰电流的影响也越大，骚扰信号就越强，由此产生高频衰减振荡，这是一种差模传导骚扰。所有产生的这些电磁信号，通过电源线、信号线、接地线等金属导线传输到外部电源形成传导骚扰。通过导线和器件辐射或通过充当天线的互连线辐射的骚扰信号造成辐射骚扰。

根据对开关电源电磁骚扰源的分析可知，在图1b电路中高频变压器T1也是一个骚扰源。为了阻止高频变压器产生的骚扰信号以辐射方式发射，把变压器的外壳用屏蔽材料铜箔环绕一圈构成一回路加以屏蔽，以切断变压器通过空间耦合形成的辐射骚扰传播途径。并且为了减少因变压器一次侧开通时电流瞬间突变产生的di／dt骚扰，在变压器T1的一次侧串进1个电感，以减小器件的开通损耗，降低辐射骚扰信号。

Panel制程板，是指在各站制程中所流通的待制板。其一片Panel中可能含有好几片“成品板“。此等”制程板“的大小，在每站中也不一定相同，如压合站之Panel板面可能很，大但为了适应钻孔机的每一钻轴作业起见，只好裁成一半或四分之一的PanelSize。当成品板的面积很小时，其每一Panel中则可排入多片的Board。通常PanelSize愈大则生产愈经济。

在PCB制造及检验的过程中，为了能将底片图形在板面上得以正确定位起见,特选定某一点、线,或孔面做为其图形的基准参考，称为DatumPoint，DatumLine，或称DatumLevel(Plane)，亦称DatumHole。ComponentSide组件面，早期在电路板全采通孔插装的时代，零件一定是要装在板子的正面，故又称其正面为“组件面”。板子的反面因只供波焊的锡波通过，故又称为“焊锡面”。目前SMT的板类两面都要粘装零件，故已无所谓“组件面“或“焊锡面”了，只能称为正面或反面。通常正面会印有该电子机器的制造厂商名称，而电路板制造厂的UL代字与生产日期，则可加在板子的反面。