跟着电子技术的高速开展，国际进入了信息时代。电子、电气设备或体系获得了越来越广泛的运用。大功率的发射机对不期望接纳其信息的高灵敏度接纳组织成了灾难性的搅扰，在工业兴旺的大城市中，电磁环境越来越恶劣，往往使电子、电气设备或体系不能正常作业，引起功用下降，乃至遭到损坏。
电磁搅扰发生于搅扰源，它是一种来自外部的、并有损于有用信号的电磁现象。由电磁搅扰源发生的电磁能，经某种传达途径传输至灵敏设备，灵敏设备又对此表现出某种办法的“呼应”，并发生搅扰的“作用”，该作用进程及其成果，称为电磁搅扰效应。在人们的日子中，电磁搅扰效应遍及存在，办法各异。假如搅扰效应十分严峻，设备或体系失灵，导致严峻毛病或事端，这被称为电磁兼容性毛病。清楚明了，电磁搅扰已是现代电子技术开展道路上有必要跨越的巨大妨碍。为了保证电子体系或设备的正常作业，有必要研讨电磁搅扰，剖析猜测搅扰，约束人为搅扰强度，研讨按捺搅扰的有用技术手段，进步抗搅扰才干，并对电磁环境进行合理化规划。
现代的电子产品，功用越来越强壮，电子线路也越来越杂乱，电磁搅扰(EMI)和电磁兼容性问题变成了首要问题。先进的核算机辅助规划(CAD)在电子线路规划方面，很大程度地拓宽了电路规划的才干，但关于电磁兼容规划的协助却很有限。
现在，全球各区域根本都设置了EMC相应的商场准入认证，用以维护本区域的电磁环境和本乡产品的竞赛优势。如：北美的FCC、NEBC认证、欧盟的CE认证、日本的VCCEI认证、澳洲的C-TICK认证、台湾区域的BSMI认证、我国的3C认证等都是进入这些商场的“通行证”。
1 电磁兼容问题
电磁兼容规划实际上便是针对电子产品中发生的电磁搅扰进行优化规划，使之成为契合各国或区域电磁兼容性规范的产品。EMC的界说是：在同一电磁环境中，设备能够不因为其他设备的搅扰影响正常作业，一起也不对其他设备发生影响作业的搅扰。
一般电子线路都是由电阻器、电容器、电感器、变压器、有源器材和导线组成的。当电路中有电压存在时，在所有带电的元器材周围都会发生电场，当电路中有电流流过期，在所有载流体的周围都存在磁场。
电容器是电场最会集的元件。流过电容器的电流是位移电流。这个位移电流是因为电容器的两个极板带电，并在两个极板之间发生电场，经过电场感应，两个极板会发生充放电，构成位移电流。实际上电容器回路中的电流并没有真实流过电容器，而仅仅对电容器进行充放电。当电容器的两个极板打开时，能够把两个极板当作是一组电场辐射天线，此刻在两个极板之间的电路都会对极板之间的电场发生感应。在两极板之间的电路不管是闭路，或许是开路，当电场方向不断改动时，在与电场方向共同的导体中都会发生位移电流。
电场强度的界说是电位梯度，即两点之间的电位差与间隔之比。一根数米长的导线，当其流过数安培的电流时，其两头电压最多也只需零点几伏，即几十毫伏／米的电场强度，就能够在导体内发生数安培的电流。可见，电场作用效能之大，其搅扰才干之强。
电感器和变压器是磁场最会集的元件，流过变压器次级线圈的电流是感应电流。这个感应电流是因为变压器初级线圈中有电流流过期，发生磁感应而发生的。在电感器和变压器周边的电路，都可当作是一个变压器的感应线圈。当电感器和变压器漏感发生的磁力线穿过某电路时，此电路作为变压器的“次级线圈”就会发生感应电流。两个相邻回路的电路，也相同能够把其间的一个回路当作是变压器的“初级线圈”，而另一个回路能够当作是变压器的“次级线圈”，因而两个相邻回路相同发生电磁感应，即彼此发生搅扰。
在电子线路中只需有电场或磁场存在，就会发生电磁搅扰。在高速PCB及体系规划中，高频信号线、集成电路的引脚、各类接插件等都可能成为具有天线特性的辐射搅扰源，能发射电磁波并影响其他体系或本体系内其他子体系的正常作业。
2 电源的EMC规划
现在，大多数电子产品都选用开关电源供电，以节省能源和进步作业功率；一起越来越多的产品也都含有数字电路，以供给更多的运用功用。开关电源电路和数字电路中的时钟电路是现在电子产品中最首要的电磁搅扰源，它们是电磁兼容规划的首要内容。下面以一个开关电源的电磁兼容规划进程进行剖析。
图1是一个遍及运用的反激式或称为回扫式的开关电源作业原理图，50 Hz或60 Hz沟通电网电压首要经整流堆整流，并向储能滤波电容器C5充电，然后向变压器T1与开关管V1组成的负载回路供电。图2是进行过电磁兼容规划后的电气原理图。
(1)对电流谐波的按捺。一般电容器C5的容量很大，其两头电压纹波很小，大约只需输入电压的10％左右，而仅当输入电压Uin大于电容器C5两头电压的时分，整流二极管才导通。
因而在输入电压的一个周期内，整流二极管的导通时刻很短，即导通角很小。
这样整流电路中将呈现脉冲尖峰电流，如图3所示。
这种脉冲尖峰电流如用傅里叶级数打开，当作由十分多的高次谐波电流组成，这些谐波电流将会下降电源设备的运用功率，即功率因数很低，并会倒灌到电网，对电网发生污染，当严峻时还会引起电网频率的动摇，即沟通电源闪耀。脉冲电流谐波和沟通电源闪耀测验规范为：IEC61000-3-2及IEC61000-3 -3。一般测验脉冲电流谐波的上限是40次谐波频率。
处理整流电路中呈现脉冲尖峰电流过大的办法是在整流电路中串联一个功率因数校对(PFC)电路，或差模滤波电感器。PFC电路一般为一个并联式升压开关电源，其输出电压一般为直流400 V，没有经功率因数校对之前的电源设备，其功率因数一般只需0．4～0．6，经校对后最高可到达0．98。PFC电路尽管能够处理整流电路中呈现脉冲尖峰电流过大的问题，但又会带来新的高频搅扰问题，这相同也要进行严厉的EMC规划。用差模滤波电感器能够有用地按捺脉冲电流的峰值，然后下降电流谐波搅扰，但不能进步功率因数。
图2中的L1为差模滤波电感器，差模滤波电感器一般用矽钢片资料制造，以进步电感量，为了避免大电流流过差模滤波电感器时发生磁饱满。一般差模滤波电感器的两个组线圈都各自留有一个漏感磁回路。L1差模滤波电感可依据实验求得，也能够依据下式进行核算：
E=Ldi／dt
式中：E为输入电压Uin与电容器C5两头电压的差值，即L1两头的电压降，L为电感量，di／dt为电流上升率。明显，要求电流上升率越小，则要求电感量就越大。
(2)对振铃电压的按捺。因为变压器的初级有漏感，当电源开关管V1由饱满导通到截止关断时会发生反电动势，反电动势又会对变压器初级线圈的分布电容进行充放电，然后发生阻尼振荡，即发生振铃，如图4所示。
变压器初级漏感发生反电动势的电压起伏一般都很高，其能量也很大，如不采纳维护办法，反电动势一般都会把电源开关管击穿，一起反电动势发生的阻尼振荡还会发生很强的电磁辐射，不但对机器自身形成严峻搅扰，对机器周边环境也会发生严峻的电磁搅扰。
图2中的D1，R2，C6是按捺反电动势和振铃电压起伏的有用电路，当变压器初级漏感发生反电动势时，反电动势经过二极管D1对电容器C6进行充电，相当于电容器吸收反电动势的能量，然后下降了反电动势和振铃电压的起伏。电容器C6充满电后，又会经过R2放电，正确挑选RC放电的时刻常数，使电容器在下次充电时，其剩下电压刚好等于方波电压起伏，此刻电源的作业功率最高。
(3)对传导搅扰信号的按捺。图1中，当电源开关管V1导通或许截止时，在电容器C5、变压器T1的初级和电源开关管V1组成的电路中会发生脉动直流 i1，假如把此电流回路当作是一个变压器的“初级线圈”。因为电流i1的改变速率很高，它在“初级线圈”中发生的电磁感应，也会对周围电路发生电磁感应。能够把周围电路都当作是同一变压器的多个“次级线圈”，一起变压器T1的漏感也相同对各个“次级线圈”发生感应作用。因而电流i1经过电磁感应，在每个 “次级线圈”中都会发生的感应电流，分别把它们记为i2，i3，…，in。其间，i2和i3是差模搅扰信号，它们能够经过两根电源线传导到电网的其他线路之中和搅扰其他电子设备。i4是共模搅扰信号，它是电流i1回路经过电磁感应其他电路与大地或机壳组成的回路发生的，而且其他电路与大地或机壳是经过电容耦合构成回路的，共模搅扰信号能够经过电源线与大地传导到电网其他线路之中和搅扰其他电子设备。
与电源开关管V1的集电极相连的电路，也是发生共模搅扰信号的首要原因。因为在整个开关电源电路中，数电源开关管V1集电极的电位最高，最高可达600 V以上，其他电路的电位都比它低，因而电源开关管V1的集电极与其他电路(也包含电源输入端的引线)之间存在很强的电场，在电场的作用下，电路会发生位移电流，这个位移电流根本归于共模搅扰信号。
图2中的电容器C1，C2和差模电感器L1对i1，i2和i3差模搅扰信号有很强的按捺才干。因为C1，C2在电源线拔出时还会带电，简单触电伤人，所以在电源输入的两头要接一个放电电阻R1。
对共模搅扰信号i4要进行彻底按捺，一般很困难，特别是没有金属机壳屏蔽的情况下，因为在感应发生共模搅扰信号的回路中，其间的一个“元器材”是线路板与大地之间的等效电容，此“元器材”的数值一般是不稳定的，进行规划时对目标要留有满足的余量。图2中L2和C3，C4是共模搅扰信号按捺电路器材，在输入功率较大的电路中，L2一般要用两个，乃至三个，其间一个多为环形磁心电感。
依据上面剖析，发生电磁搅扰的首要原因是i1流过的首要回路，这个回路首要由电容器C5、变压器T1初级和电源开关管V1组成。依据电磁感应原理，这个回路发生的感应电动势为：
e=dφ／dt=SdB／dt
式中：e为感应电动势；φ为磁通量；S为电流回路的面积；B为磁感应强度，其值与电流强度成正比；dφ／dt为磁通改变率。由此可见，感应电动势与电流回路的面积成正比。因而要减小电磁搅扰，首要要设法减小电流回路的面积，特别是i1电流流过的回路面积。别的，为了削减变压器漏感对周围电路发生电磁感应的影响，一方面要求心量减小变压器的漏感；另一方面，在变压器的外围包一层薄铜皮，以构成一个低阻抗短路线圈，经过涡流耗费漏感发生的感应能量。
(4)对辐射搅扰信号的按捺。电磁辐射搅扰也是经过电磁感应的办法，由带电体或电流回路及磁感应回路对外发生电磁辐射的。任何一根导体都能够看作一根电磁感应天线，任何一个电流回路都能够看作一个环形天线，电感线圈和变压器漏感也是电磁感应辐射的重要器材。要想彻底按捺电磁辐射是不可能的，但经过对电路进行合理规划，或许采纳部分屏蔽办法，能够大大减轻电磁搅扰的辐射。
例如，尽量缩短电路引线的长度和减小电流回路的面积，是减小电磁辐射的有用办法；正确运用储能滤波电容，把储能滤波电容尽量近地装置在有源器材电源引线的两头，每个有源器材独立供电，或单独用一个储能滤波电容供电(充满电的电容能够当作是一个独立电源)，避免各电路中的有源器材(放大器)经过电源线和地线发生串扰；把电源引线的地和信号源的地严厉分隔，或对信号引线采纳双线并行对中穿插的办法，让搅扰信号彼此抵消，也是一种减小电磁辐射的有用办法；使用散热片也能够对电磁搅扰进行部分屏蔽，对信号引线还能够采纳双地线并行屏蔽的办法，让信号线夹在两条平行地线的中心，这相当于双回路，搅扰信号也会彼此抵消，屏蔽作用十分明显；机器或灵敏器材选用金属外壳是最好的屏蔽电磁搅扰办法，但非金属外壳也能够喷涂导电资料(如石墨)进行电磁搅扰屏蔽。
(5)对高压的静电的消除。图1中，假如输出电压高于1 000 V，有必要考虑静电消除。尽管大多数的开关电源都采纳变压器进行“冷热地”阻隔，因为“热地”，也叫“初级地”，经过电网可构成回路，当人体接触到“初级地”时会“触电”，所以人们都把“初级地”叫作“热地”，表明不能接触的意思。而“冷地”也叫“次级地”，尽管电压很高，但它与大地不构成回路，当人体接触到“次级地”时不会“触电”，因而，人们都把“次级地”叫作“冷地”，表明能够接触的意思。但不管是“冷地”或许是“热地”，其对大地的电位差都不可能是零，即仍是会带电。如彩色电视机中的开关电源，“热地”对大地的电位差，其峰峰值大约有400 V；“冷地”对大地的电位差，其峰峰值大约有1 500 V。
“热地”带电比较好了解，而“冷地”带电一般人是难以了解的。“冷地”带电电压是由变压器次级发生的。尽管变压器次级的一端与“冷地”衔接，但真实的零电位是在变压器次级线圈的中心，或整流输出滤波电容器介质的中心。这一点称为电源的“浮地”，即它为零电位，但又不与大地相连。由此可知，“冷地”带电的电压正好等于输出电压的50％，如电视机显像管的高压阳极需求大约30 000 V的高压，真实的零电位是在高压滤波电容(显像管石墨层之间的电容)的中心，或高压包的中心抽头处，由此能够求出电视机中冷地与地之间的静电电压大约为 15 000 V。同理，“热地”回路的“浮地”是在储能滤波%&&&&&%器C5的中心，所以正常情况下“热地”带电电压为整流输出的50％，其峰值约为200 V。如把开关管导通或截止时发生的反电动势也叠加在其之上，其峰峰值大约有400 V。
图2中的R3便是用来下降“冷地”与大地之间静电电压的，C8的作用是下降冷、热地之间的动态电阻。一般数字电路IC的耐压都很低，假如“冷地”带电的电压很高，经过静电感应，或人体接触，很简单就会把IC击穿。EMC常用规范如下：
EMC通用系列规范：IEC61000-4-X；
工业环境抗扰度通用规范：EN50082-2；
脉冲电流谐波测验规范：IEC61000-3-2；
沟通电源闪耀测验规范：IEC61000-3-3。
图3中的R3便是用来下降冷地与大地之间静电电压的，C8的作用是下降冷热地之间的动态电阻。一般数字电路IC的耐压都很低，假如“冷地”带电的电压很高，经过静电感应，或人体接触，很简单就会把%&&&&&%击穿。
3 结 语
跟着开关电源不断向高频化开展，其抗搅扰问题显得越发重要。在开发和规划开关电源中，怎么有用按捺开关电源的电磁搅扰，一起进步开关电源自身对电磁搅扰的抗搅扰才干是一个重要课题。在抗搅扰规划时，几种抗搅扰办法既彼此独立又彼此联络，有必要一起选用多种办法才干到达杰出的抗搅扰作用。
