开关电源作为当前电子控制系统的基础和主流设备，广泛应用于计算机、通信、电子设备等应用。由于没有替代设备，市场规模非常大。随着低碳时代的到来
全球电力市场规模预测
根据Markets and Research数据显示，全球电力市场规模将从2018年的225亿美元增长到2023年的349美元.2亿美元，2018-2023年复合年增长率为6亿美元.7%。
图1(图源:中商产业研究院)
影响开关电源的因素
众所周知，开关电源是将功率半导体器件作为开关元件，通过周期性开关控制开关元件的空间比来调节输出电压。
但由于开关电源瞬态响应较差，易产生电磁干扰（EMI）这些信号EMI传输和辐射信号不仅会污染电磁环境，还会干扰通信设备和电子仪器。更重要的是，随着开关电源的体积和功率密度的增加，EMI控制问题越来越成为限制其使用的关键因素。
EMI为什么这么重要？
EMI全称为Electro Magnetic lnterference，电子系统或子系统受到意想不到的电磁干扰造成的性能损害，其条件和传输方式主要由三个基本要素组成：干扰源、耦合方式和敏感设备。
什么是干扰源？顾名思义，它是电磁干扰的来源。一般分为内部干扰源和外部干扰源，包括开关电路和整流电路的整流二极管和杂散参数，以及电源干扰和雷电干扰。
干扰源是如何产生的？以开关电路为例，开关电路是开关电源的核心，也是由开关管和高频变压器组成的主要干扰源之一。
简单地说，由于开关管及其散热器与外壳和电源内的引线之间存在分布电容，其产生du/dt脉冲大，频带宽，谐波丰富。当开关管负载为高频变压器的主线圈时，它属于感性负载。此时，原来的开关管关闭，高频变压器的泄漏产生了反电势E＝-Ldi/dt，其值与集电极的电流变化率成正比，与泄漏感成正比，在关闭电压上迭加，形成关闭电压峰值，形成传导干扰。当然，不仅整流电路的整流二极管和杂散参数不仅仅是开关电路。EMI重要原因。
EMI问题不大，但如果不能及时发现和解决，以后整改需要花费大量的时间和资本成本。特别是对一些中小企业来说，这是非常乏味的EMI整改可能会带来BOM成本等昂贵的费用会阻碍后期的设计进度。
因此，我们必须改进正确性EMI在设计之初就考虑了问题的重要性EMI问题的关键在于必须从源头上解决。本文将教您如何处理开关电源EMI。
四招开关电源EMI
#01 优化布线中电流回路的布局
在开关电源设计中，PCB设计是电源性能的关键一步，EMC要求、可靠性和可生产性都会产生很大的影响。
一般来说，EMI与电流、电流回路面积和频率成正比的线性方形是：EMI=K*I*S*F2。I是电流，S是回路面积，F是频率，K它是与电路板材料和其他因素有关的常数。这种关系表明，减少通道面积是减少辐射骚扰的关键。换句话说，开关电源的部件应相互紧密排列。
因此，在PCB在设计过程中，如果使用短而宽PCB接线可以降低压降，大大降低电感；同时，通过使用高频开关优化元件布局。实施此操作的一个好方法是重叠电源线和返回路径PCB相邻层。
#02 控制器件开关速度
为了提高开关电源设计中的功率密度，通常选择开关频率较高MOSFET，通过提高开关速度，显著降低输出滤波器低，从而在单位体积内实现更高的功率等级。
但随着开关速度的提高，功率开关管通/断时的du/dt也会随之升高，这正是导致的EMI主要原因之一。不仅如此，高du/dt也会对电机绕组的绝缘产生不利影响，加速漆包线、绝缘环等绝缘件的老化，给电机的绝缘设计带来新的挑战。因此，控制器件开关的速度会降低电源开关的管通/断开du/dt它也成为抑制开关电源干扰的重要措施。
图2：MOSFET等效电路
（图源：Mouser）
因此，如何选择MOSFET贸泽电子也是销售安森美的关键一步(onsemi)的SuperFET? V MOSFET这是个不错的选择。
SuperFET是由FairchildSemiconductor(2015年已被安森美收购)开发的项目RDS(ON)降低而增加额外制造步骤的技术，SuperFET 该装置可达到600个小晶片尺寸，甚至击穿电压V实现理想的低RDS(ON)。换句话说，采用SupeRFET该技术的设备包装尺寸可以大大降低。
2016年，Fairchild Semiconductor就推出了SuperFET III MOSFET系列。此次推荐的SuperFET V 新一代高压是安森美独有的MOSFET，采用先进的电荷平衡机制，实现了优异的低导电阻和低门极电荷性能。作为第五代高压超级结构（SJ）MOSFET，安森美的这个MOSFET质量因素优良（FOM），不仅提高了重载效率，而且提高了轻载效率。
图3：onsemi SuperFET V MOSFET
（图源：Mouser）
据了解，该系列设备分别有三个产品组FAST、Easy Drive和FRFET，其中：
FAST
FAST硬开关拓扑结构的版本(如高端)PFC）通过优化，提供极高的能效和更低的门极电荷（Qg）和EOSS损耗，实现快速开关。
Easy Drive
Easy Drive本版适用于硬开关和软开关拓扑结构，包括内置门极电阻（Rg）优化的内置电容。
FRFET
FRFET版本的优点是快速体二极管，并提供减少Qrr和Trr，适用于移相全桥等软开关拓扑结构（PSFB）和LLC。
以Easy Drive就电荷平衡技术而言，它可以实现低导电阻和低门极电荷的优异性能。该技术专门用于大大降低导电损耗，提供优异的开关性能，并能承受极端dv/dt速率有助于管理EMI实现更轻松的电源设计。
除了SuperFET V除了这个系列，还有另一个名字叫安森美M3S 1200V SiC MOSFET。该系列MOSFET快速开关应用采用碳化硅优化。M3S低开关损耗，采用TO247-4LD低公共源电感可实现封装。
图4：M3S 1200V SiC MOSFET
（图源：Mouser）
该系列正在使用18V栅极驱动具有优异的性能，但也适用于15V在降低功率密度的同时，栅极驱动器可以降低功率密度EON交直流转换、直流-交流转换可应用于损失DC-DC转换等。
#03 减少寄生参数的影响
在EMI在频率范围内，常用的无源设备不再被认为是理想的，其寄生参数严重影响其高频特性。
理论上，寄生参数的提取精度是通过模拟有效预测的EMI水平的关键。虽然这对于结构简单的元件来说是很容易计算的，但是对于某些结构复杂的元件，例如多层板和直流母线等来说，并不能轻易得到。
因此，在选择元件时，应尽量选择影响寄生参数小的元件，如电容ESR和ESL、电感的寄生电容应尽可能小。此外，在设计滤波器时，还应考虑PCB毕竟寄生参数对滤波器阻抗的影响本质上是增加对干扰的阻抗，使干扰无法通过传播路径。
#04 保护敏感电路
开关电源的主要电路是输入电磁干扰滤波器（EMI）、整流滤波电路、功率变换电路、PWM由控制器电路和输出整流滤波电路组成，辅助电路包括输入过压保护电路、输出过压保护电路、输出过流保护电路、输出短路保护电路等。
常用的电源保护方法包括防浪涌软启动电路、过压、欠压、过热保护电路、缺相保护电路、短路保护。下图是典型的输入EMI抑制电路。当电网被雷击时，高压通过输入线导入开关电源设备FS1、ZNR1、RTH1组成防雷浪涌电路进行保护。
图5：输入EMI滤波电路图
（图源：Mouser）
R1、R2、C2、C4、LF1、LF2组成的π类型滤波电路是输入滤波电路，主要抑制电网串入的电磁噪声，防止开关电源干扰，抑制开关电源内产生的高频噪声干扰电网，削弱电网的电磁污染。
由此可见，敏感电路的保护也得到了解决EMI问题的唯一选择是要求设备的保护功能。以MonolithicPowerSystems（MPS）单片电源系统MP44019 CrM/DCM多模式PFC以控制器为例，该控制器使用极少的外部组件来校正简化的高性能有源功率因数，并提供非常低的电源电流，可以实现低于50mW低待机功耗。/p>
图6：MP44019 CrM/DCM多模式PFC控制器
（图源：MPS官网）
更重要的是，MP44019集多重保护功能于一体，包括过压保护（OVP）、二次过压保护（OVP2）、过流限制（OCL）、过流保护（OCP）、欠压保护（UVP）、 in（BI）和掉电（BO）、VCC欠压锁定（UVLO）和过热保护（OTP）。
该器件通常可应用于AC-DC转换、DC-AC转换以及DC-DC转换等方面，并能在轻负荷下使用死区扩展技术来降低开关频率。此外，其在非连续传导模式（DCM）中，与传统的恒定准时控制（COT）相比，更是采用了可变准时控制来降低总谐波失真（THD）。
图7：MP44019控制器典型应用电路图
（图源：Mouser）
EMI问题不可小觑
当前技术日新月异，随着人工智能、医疗、新能源、汽车电子等新型行业的快速发展，开关电源的需求也将呈现快速增长势头。迅猛增势背后是下游企业对开关电源提出的更为苛刻的技术要求。高效率、高功率密度，以及模块及整体系统工作的可靠性及稳定性都将会成为开关电源的关键要素，在此背景下，解决EMI控制问题势在必行，而上述四招技巧就是“制胜法宝”。