針對於設計LED電源的工程師來說，電磁幹擾問題應該是一直存在於設計中的一個關鍵問題，尤其是在今年7月16日中國國家認監委把LED驅動電源納入了3C強製認證的範疇。並且新版規則於2014年9月1日起正式實施
，調整新增產品自2015年9月1日起
，未經認證不得擅自出廠、銷售、進口或者在其他經營活動中使用LED電源。可是熟悉電源電路設計的朋友們都知道，在LED電源的設計過程中，電磁幹擾EMI是個不小的難題，那麼如何能解決這個問題？

　　

首先我們來看一下能夠影響到EMI/EMC的幾個因素：驅動電源的電路結構；開關頻率、接地、PCB設計、智能LED電源的複位電路設計。由於最初的LED電dian源yuan就jiu是shi線xian性xing電dian源yuan
，但dan是shi線xian性xing電dian源yuan在zai工gong作zuo時shi會hui以yi發fa熱re的de形xing式shi損sun耗hao大da量liang能neng量liang。線xian性xing電dian源yuan的de工gong作zuo方fang式shi
，使shi他ta從cong高gao壓ya變bian低di壓ya必bi須xu有you將jiang壓ya裝zhuang置zhi，一yi般ban的de都dou是shi變bian壓ya器qi，再zai經jing過guo整zheng流liu輸shu出chu直zhi流liu電dian壓ya。雖sui然ran笨ben重zhong，發fa熱re量liang大da
，優you點dian是shi，對dui外wai幹gan擾rao小xiao，電dian磁ci幹gan擾rao小xiao，也ye容rong易yi解jie決jue。

 

而現在使用比較多的LED開關電源，都是以 PWM形式的LED驅動電源是讓功率晶體管工作在導通和關斷狀態。在導通時，電壓低，電流大；關斷時，電壓高，電流小，因此功率半導體器件上所產生的損耗也很小。缺點比較明顯的是，電磁幹擾（EMI）也更嚴重。

　　

LED電源的電磁兼容出現問題一般是開關電路的電源中。而開關電路是開關電源的主要幹擾源之一。開關電路是LED驅動電源的核心，開關電路主要由開關管和高頻變壓器組成。它產生的du/dt具有較大幅度的脈衝



，頻帶較寬且諧波豐富。

 

這種高頻脈衝幹擾產生的主要原因是：開關管負載為高頻變壓器初級線圈

，是感性負載。導通瞬間
，初級線圈產生很大的湧流，並在初級線圈的兩端出現較高的浪湧尖峰電壓；斷(duan)開(kai)瞬(shun)間(jian)，由(you)於(yu)初(chu)級(ji)線(xian)圈(quan)的(de)漏(lou)磁(ci)通(tong)，致(zhi)使(shi)部(bu)分(fen)能(neng)量(liang)沒(mei)有(you)從(cong)一(yi)次(ci)線(xian)圈(quan)傳(chuan)輸(shu)到(dao)二(er)次(ci)線(xian)圈(quan)，電(dian)路(lu)中(zhong)形(xing)成(cheng)帶(dai)有(you)尖(jian)峰(feng)的(de)衰(shuai)減(jian)振(zhen)蕩(dang)，疊(die)加(jia)在(zai)關(guan)斷(duan)電(dian)壓(ya)上(shang)，形(xing)成(cheng)關(guan)斷(duan)電(dian)壓(ya)尖(jian)峰(feng)。高(gao)頻(pin)脈(mai)衝(chong)產(chan)生(sheng)更(geng)多(duo)的(de)發(fa)射(she)
，周(zhou)期(qi)性(xing)信(xin)號(hao)產(chan)生(sheng)更(geng)多(duo)的(de)發(fa)射(she)。在(zai)LED電源係統中，開關電路產生電流尖峰信號
，而當負載電流變化時也會產生電流尖峰信號。這就電磁幹擾根源之一。

　　

基本上在所有電磁幹擾問題的題目中，主要是因為不適當的接地引起的。有三種信號接地方法：單點
、多點和混合。在開關電路頻率低於1MHz時，可采用單點接地方法
，但不適宜高頻；在zai高gao頻pin應ying用yong中zhong，最zui好hao采cai用yong多duo點dian接jie地di。混hun合he接jie地di是shi低di頻pin用yong單dan點dian接jie地di，而er高gao頻pin用yong多duo點dian接jie地di的de方fang法fa。地di線xian布bu局ju是shi關guan鍵jian
，高gao頻pin數shu字zi電dian路lu和he低di電dian平ping模mo擬ni電dian路lu的de接jie地di電dian路lu盡jin不bu能neng混hun合he。可ke以yi說shuo適shi當dang的de印yin刷shua電dian路lu板ban（PCB）布線對防止EMI是至關重要的。

 

在LED電源中，有不少智能LED電源采用單片機控製，並且有的LED電源采用單片機控製開關電路的占空比，單片機的看門狗係統對整個LED電源的運行起著特別重要的作用，由於所有的幹擾源不可能全部被隔離或往除，一旦進進CPU幹擾程序的正常運行，那麼複位係統結合軟件處理措施就成了一道有效的糾錯防禦的屏障了。

 

 

①外部複位係統。外部“看門狗”電路可以自己設計也可以用專門的“看門狗”芯片來搭建。這樣，假如程序係統陷進一個死循環
，而該循環中恰巧有著“喂狗”信號的話，那麼該複位電路就無法實現它的應有的功能了。

 

②現在越來越多的LED電源都帶有自己的片上複位係統
，這樣用戶就可以很方便的使用其內部的複位定時器了
，但是
，有些智能LED電源的控製電路複位指令太過於簡單
，這樣也會存在象上述死循環那樣的“喂狗”指令，使其失往監控作用。

　　

　　

1.減少開關電源本身的幹擾：軟開關技術，在原有的硬開關電路中增加電感和電容元件
，利用電感和電容的諧振，降低開關過程中的du/dt和di/dt
，使shi開kai關guan器qi件jian開kai通tong時shi電dian壓ya的de下xia降jiang先xian於yu電dian流liu的de上shang升sheng，或huo關guan斷duan時shi電dian流liu的de下xia降jiang先xian於yu電dian壓ya的de上shang升sheng，來lai消xiao除chu電dian壓ya和he電dian流liu的de重zhong疊die。開kai關guan頻pin率lv調tiao製zhi技ji術shu
，通tong過guo調tiao製zhi開kai關guan頻pin率lvfc
，把集中在fc及其諧波2fc、3fc…上的能量分散到它們周圍的頻帶上，以降低各個頻點上的EMI幅值。元器件的選擇，選擇不易產生噪聲、不易傳導和輻射噪聲的元器件。

 

通常特別值得注意的是，二極管和變壓器等繞組類元器件的選用。反向恢複電流小
、恢複時間短的快速恢複二極管是開關電源高頻整流部分的理想器件。合理使用電磁幹擾濾波器，EMI濾波器的主要目的之一，電網噪聲是電磁幹擾的一種，它屬於射頻幹擾（RFI），其傳導噪聲的頻譜大致為10KHz~30MHz，最高可達150MHz.在一般情況下，差模幹擾幅度小
，頻率低，所造成的幹擾較小

；共(gong)模(mo)幹(gan)擾(rao)幅(fu)度(du)大(da)，頻(pin)率(lv)高(gao)


，還(hai)可(ke)以(yi)通(tong)過(guo)導(dao)線(xian)產(chan)生(sheng)輻(fu)射(she)，所(suo)造(zao)成(cheng)的(de)幹(gan)擾(rao)較(jiao)大(da)。欲(yu)削(xue)弱(ruo)傳(chuan)導(dao)幹(gan)擾(rao)
，最(zui)有(you)效(xiao)的(de)方(fang)法(fa)就(jiu)是(shi)在(zai)開(kai)關(guan)電(dian)源(yuan)輸(shu)入(ru)和(he)輸(shu)出(chu)電(dian)路(lu)中(zhong)加(jia)裝(zhuang)電(dian)磁(ci)幹(gan)擾(rao)濾(lv)波(bo)器(qi)。LED電源一般采用簡易式單級EMI濾波器，主要包括共模扼流圈和濾波電容。EMI濾波器能有效抑製開關電源適配器的電磁幹擾。

　　

2.通過切斷幹擾信號的傳播途徑來減少電磁幹擾問題：第一種情況是電源線幹擾可以使用電源線濾波器濾除。一個合理有效的開關電源EMI濾波器應該對電源線上差模和共模幹擾都有較強的抑製作用。改善PCB板的電磁兼容性設計PCB是LED電源係統中電路元件和器件的支撐件
，它提供電路元件和器件之間的電氣連接。隨著電子技術的飛速發展，PCB的密度越來越高。PCB設計的好壞對LED電源係統的電磁兼容性影響很大。

 

實踐證實，即使電路原理圖設計正確，印刷電路板設計不當，也會對LED電源係統的可靠性產生不利影響。PCB抗幹擾設計主要包括PCB布局、布線及接地，其目的是減小PCB的電磁輻射和PCB上電路之間的串擾。還有，一般變壓器電磁幹擾引發的交流聲頻率一般為50HZ左右
，而地線布線不當導致的交流聲，由於整流電路的倍頻作用頻率約為100HZ，仔細區分還是可以察覺的。因此，在設計印刷電路板的時候，應留意采用正確的方法
，遵守PCB設計的一般原則，並應符合抗幹擾的設計要求。

　　

3.主動大幅增強受幹擾體的抗幹擾能力：在LED電源係統中輸進/輸出也是幹擾源的傳導線，和接收射頻幹擾信號的拾檢源，我們設計時一般要采取有效的措施：采用必要的共模/差模抑製電路，同時也要采取一定的濾波和防電磁屏蔽措施以減小幹擾的進進。在條件許可的情況下盡可能采取各種隔離措施（如光電隔離或者磁電隔離）

，從而阻斷幹擾的傳播。防雷擊措施，室外使用的LED電源係統或從室外排擠引進室內的電源線
、信號線，要考慮係統的防雷擊題目。

 

常用的防雷擊器件有：氣體放電管、TVS（Transient Voltage Suppression）等。氣體放電管是當電源的電壓大於某一數值時，通常為數十V或數百V，氣體擊穿放電
，將電源線上強衝擊脈衝導進大地。TVS可以看成兩個並聯且方向相反的齊納二極管，當兩端電壓高於某一值時導通。其特點是可以瞬態通過數百乃上千A的電流。

小結

　　

通過本文我們可以總結出針對於LED電源EMC/EMI的主要幾個控製技術是：電路措施、EMI濾波、元器件選擇、屏蔽和印製電路板抗幹擾設計等。如果能正確合理的對這些問題進行解決，通過LED驅動電源順利通過3C認證
，不是問題！