emc在电子产品/设备已经成为可靠性的重要组成部分；将越来越被重视！特别对于我们的工业&消费类产品要求满足其相应的认证和出口要求，对应的国家政策也在不断完善；同时国际贸易的深化发展；emc技术成为电子产品/设备必过的硬性指标！随着电子产品/设备的供电系统都开始大量运用高频开关电源并且也越来越高端化；因此对电源环境的要求就越来越高；emc将是越来越重要！
电子产品/设备我们经常碰到的emi的问题；我的讲座及我的公众号都有剖析emi-传导设计的方案和总结！看过我的文章和听过我的课的电子设计师们；给我的反馈结果；目前碰到emi问题根据您的emi滤波器设计法则 确实解决了我们的emi-传导问题；让非常多的人受益！
电子产品/设备emi-辐射的问题；大多数的设计者们都没法入门槛！比如我们的电子产品/设备经常会出现30mhz-50mhz 特别是30mhz左右的emi-辐射问题；有时还兼而有之！我也有进行理论分析；我的《开关电源：emc的分析与设计》
讲实战方法！
我的文章有进行参数的计算和mos管具体参数的分析；简要说明如下：
30mhz以后随着频率的升高差模成分呈递减趋势；共模成分呈递增趋势！
变压器电感参数的设计；
30mhz相当于3-5uh的漏感 与 6-10pf的开关管的结电容的谐振！
pcb环路的设计；
30mhz相当于45-50nh的走线电感与开关管vds的输出电容600pf-620pf的谐振!
前面我有文章emi是对频域的分析；如果将频域和时域进行结合起来那么对开关电源系统和emi的正向设计变得简单！！
我以开关电源系统-fly为例先了解开关电源的基本知识：
开关电源-fly原理方案设计如下：
开关电源系统主要器件为：开关mos管，开关变压器，输出整流二极管；同时这三个器件也是emi的产生的骚扰源头；开关电源-fly其变压器的架构都会设计有气隙的磁芯变压器，当主开关器件mosfet导通时，能量以磁通形式存储在变压器中，并在mosfet关断时传输至输出。由于变压器需要在mosfet导通期间存储能量，磁芯都要有气隙（大部分能量在气隙中）,基于这种特殊的功率转换过程，所以fly反激式变换器可以设计转换传输的功率有一定的限制，但很适用低成本中低功率应用的电子产品&设备的供电系统的应用！
再来看一下fly-反激变换器的工作机理如下图：
fly反激变换器在正常工作情况下，当mosfet关断时，初级电流(id)在短时间内为 mosfet的coss（即cgd+cds)充电,当coss两端的电压vds超过输入电压及反射的输出电压之和(vin+nvo)时，次级二极管导通，初级电感lp两端的电压被箝位至nvout。因此初级总漏感lk（即lkp+n2×lks)和coss之间发生谐振，产生高频&尖峰高压，如mos管上的过高的电压可能导致产品的可靠性问题。
参考上图：fly-反激式变换器可以工作在连续导通模式(ccm)和不连续导通模式(dcm)模式下；
当工作在ccm模式时，次级二极管保持导通直至mosfet栅极导通，而mosfet导通时，次级二极管的反向恢复电流被添加至初级电流，因此在导通瞬间初级电流上出现较大的电流尖峰；
当工作在dcm模式时，由于次级电流在一个开关周期结束前电流为零，可以实现零电流的开关模式；这个dcm模式下对emi是有利的；因此我一般是建议电子产品&设备使用fly开关电源系统时要设计工作在dcm模式下；但此时会出现lp和mosfet的coss之间发生谐振！以下进行data分析；
如上图所示的包含寄生元件的fly变换器结构图，其中cgs、cgd和 cds分别为开关管mosfet的栅源极、栅漏极和漏源极的杂散电容，lp、lkp、lks和cp分别为变压器的初级电感、初级电感的漏感、次级电感的漏感和原边线圈的杂散电容，cj为输出二极管的结电容。
注意：开关mos-s脚到c1的红色走线与coss& lkp与coss的谐振会造成我们30mhz-50mhz的频域emi辐射问题！
在开关管开通瞬间，由于电容两端电压不能突变，杂散电容cp两端电压开始是上负下正，产生放电电流，随着开关管逐渐开通，电源c1电压vin对杂散电容cp充电，其两端电压为上正下负，形成流经开关管和vin的电流尖峰；
同时cds电容对开关管放电，也形成电流尖峰，但是此尖峰电流不流经vin,只在开关管内部形成回路；另外，如果变换器工作在ccm模式时，由于初级电感lp两端电压缩小，输出二极管d开始承受反偏电压关断，引起反向恢复电流，该电流经变压器耦合到原边侧，也会形成流经开关管和vin的电流尖峰。在开关管开通阶段，输出二极管d截止，电容cp两端电压为vin，通过初级电感lp的电流指数上升，近似线性上升。
在开关管关断瞬间，初级电流id为coss充电,当coss两端的电压超过vin与nvo（输出二极管d开通时变压器副边线圈电压反射回原边线圈的电压）之和时，输出二极管d在初级电感lp续流产生的电压作用下正偏开通，lk和coss发生谐振，产生高频震荡电压和电流。
在开关管关断阶段，输出二极管d正偏导通，把之前存储在lp中的能量释放到负载端，此时副边线圈电压被箝位等于输出电压vo，经匝比为n的变压器耦合回原边，使电容cp电压被充电至nvo（极性下正上负），初级电感lp两端的电压被箝位至nvo。当lp续流放电结束后，输出二极管d反偏截止，lp和coss、cp发生谐振，导致cp上的电压降低。
fly-mos管的源极流出的电流（is）与流入的电流(id)波形进行对比分析。
a.示波器测试开关mos的漏极（id）的电流：
ch1:ic-cs（采样电阻）ch2:vds ch3:ic-drv(驱动)ch4:id(测试漏极d)
b.示波器测试开关mos的源极（is）的电流：
ch1:ic-drv（驱动）ch2:vds ch4:is(测试源极s)
我们要了解fly电源的特性就需要了解我测试图中的1,2,3处的电流特性对我们的可靠性及emi设计都有帮助；
fly反激电源实测ids电流时前端都有一个尖峰（测试图中的1处），这个尖峰到底是什么原因引起的？怎么来消除或者改善？
我们都知道这个尖峰是开关mos开通的时候出现的，根据fly回路，ids电流环为vbus(c1)经变压器原边、然后经过开关mos再到vbus（c1）形成回路。根据初级线圈电感特性，其电流不能突变，mos开通时呈线性上升，但由于原边线圈匝间存在的分布电容（如下图中cp），在开启瞬间，使vbus(c1)经分布电容cp到mos有一高频通路，所以形成一个时间很短的尖峰。
我们知道此尖峰电流是变压器的初级电感的分布参数引起，因此可以从变压器的初级绕组来进行分析，改变这个电容cp的大小就可以改变这个尖峰电流；最直接的是加大间隙来减少耦合，如果绕组只有单层也可以减少耦合；但对于低功率的应用是没法实现的；实际上我们方法就是采用经典的三明治绕法。当然如果对fly电源的成本没有太高的要求：
比如变压器尽量选用ae值大的（增大变压器的选用型号），使设计时绕组圈数变少减少层数，从而使层间电容变小。也可减少线与线之间的接触面，达到减少分布电容的目的。
注意：三明治绕法是把原边绕组分开对此尖峰就有改善，还能减少漏感。当然，无论怎样都不能完全避免分布电容的存在，所以这个尖峰是不能完全消除的。并且这个尖峰高产生的振荡，对emi不利，实际工作影响倒不大。但如果太高可能会引起芯片过流检测的误触发。
因此所以的fly-开关电源ic内部都会加一个200ns-500ns的前沿消隐时间来防止误触发，就是我们常见的开关电源ic的leb功能。
在开关mos关断时，is电流波形上有个凹陷（如下图3的位置）理论依据是什么？怎么改善？
从上图可以看到；is 是不等于id的，is = id+igs（igs在关断时是负电流，cgs的放电(关断)电流如下图）。因此开关管的源极及其走线的电感需要引起重视！
因此可以看到id比is大，是由于is叠加了一个反向电流，所以出现is下降拐点。显然要改善这个电流凹陷需要从不同的开关mos管型号及驱动关断电流来进行对比分析。不同的开关mos及驱动的关断电阻就会有不同的凹点，这也和emi的设计有关系!
我们用示波器测试开关mos管id的电流波形（如图2处），开关mos管关断时id的电流为何会出现负电流？如下图
注意mos关断时：漏感能量流出给coss充到高点（fly漏感的能量不能传递到次级，此时漏感会与开关mos的结电容形成谐振），即vds到达反射尖峰的顶点上。到最高点后lk相位翻转，coss反向放电，这时电流流出，也就是id负电流部份的产生（如果在开关mos的ds间我们有并联的c4时：优化emi-此id的负电流会增大）。此负电流会增加开关mos的发热！因此在电源和emi的优化和可靠性的设计上，我们要达到一个平衡点！任何的设计要从实际的需求出发；阿杜老师的理论是：产品可靠性第一位！再来最佳成本优化emi的设计！！
emi实践分析及成本最佳化思路的主体内容如下：
a.确认噪声源
b.了解噪声源的特性
c.确认噪声源的传递路径；
d.分析确认后成本最佳化设计；
从噪声的源头进行优化设计是我后期推荐大家的策略要点！如果源头达到平衡点后实施emi辐射的基本思路：
是让辐射源不要流过这个等效的天线模型或者流过的等效的环路路径最短/等效的共模回路路径最小化！（阿杜老师的设计技巧）
更多设计应用实践及技术交流；请关注阿杜老师！
杜佐兵
电磁兼容（emc）线上&线下高级讲师
杜佐兵老师在电子行业从业近20年，是国家电工委员会高级注册emc工程师，武汉大学光电工程学院、光电子半导体激光技术专家。目前专注于电子产品的电磁兼容设计、开关电源及led背光驱动设计。
2019年在电源网研讨会和大家一起进行交流！
如果对我以下的课程（课题）感兴趣，欢迎邀约和大家分享！
任何的emc及电子电路的可靠性设计疑难杂症；先分析再设计才是高性价比的设计！
实际应用中电子产品的emc涉及面比较广；我的系统理论及课程再对电子设计师遇到的实际问题 进行实战分析！先分析再设计；实现性价比最优化原则！
物联产品&电磁兼容EMC
