盡管作為離散單元，電源通常能夠遵守有關(guān)電磁干擾 （EMI） 的相關(guān)法規(guī)，但必須在完整系統(tǒng)的范圍內(nèi)驗(yàn)證合規(guī)性。如果購(gòu)買(mǎi)的 AC-DC 電源單元 （PSU） 需要集成到系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，則意味著所涉及的工程團(tuán)隊(duì)必須自己處理 EMI 方面，從而導(dǎo)致應(yīng)對(duì)眾多挑戰(zhàn)。本文將著眼于需要解決的問(wèn)題以及如何最大程度地減少工作量。

根據(jù)最終產(chǎn)品的目標(biāo)市場(chǎng)，工程師需要了解某些 EMI 標(biāo)準(zhǔn)。在美國(guó)，有 FCC 第 15 部分 A 類(lèi)和 B 類(lèi)標(biāo)準(zhǔn)，而全球?qū)⑦m用 IEC 的 CISPR 32 A 類(lèi)和 B 類(lèi)標(biāo)準(zhǔn)。盡管應(yīng)該理解這些標(biāo)準(zhǔn)并不完全相同，但它們?nèi)匀幌喈?dāng)接近。因此，只要滿(mǎn)足其中之一的合理程度的容忍度，它也將能夠遵守另一個(gè)。

對(duì)于這兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)，A 類(lèi)與商業(yè)、工業(yè)或商業(yè)環(huán)境中使用的設(shè)備有關(guān)。相反，B 類(lèi)處理住宅用途。后者具有更大的嚴(yán)格性，因?yàn)榧僭O(shè)設(shè)備在受控較少的環(huán)境中運(yùn)行，發(fā)生交叉干擾的可能性更大。

在生產(chǎn)時(shí)，PSU 制造商通常會(huì)確保他們的設(shè)備符合剛剛描述的 EMC 標(biāo)準(zhǔn)之一。不過(guò)，這是對(duì)它們進(jìn)行單獨(dú)測(cè)試的時(shí)候，而不是與它們最終將在其中使用的系統(tǒng)一起進(jìn)行測(cè)試。由于法定電磁合規(guī) （EMC） 認(rèn)證適用于整個(gè)系統(tǒng)，因此 PSU 產(chǎn)生的噪聲必須添加到數(shù)據(jù)線(xiàn)、時(shí)鐘等發(fā)出的噪聲中。然后，總數(shù)需要低于標(biāo)準(zhǔn)認(rèn)為可接受的數(shù)字。

當(dāng)只涉及一個(gè) PSU 時(shí)，系統(tǒng)很有可能達(dá)到必要的 EMC 合規(guī)性。因此，工程師可以避免將外部濾波納入其設(shè)計(jì)的相關(guān)困難。正如我們將看到的，一旦必須考慮多個(gè) PSU，事情就會(huì)變得更加復(fù)雜。

作為模塊安裝在系統(tǒng)中的 AC-DC 通常具有與機(jī)箱電源連接器或進(jìn)行 EMI 測(cè)量的飛線(xiàn)的有線(xiàn)連接。這意味著此布線(xiàn)可能會(huì)受到影響，這可能會(huì)增加未滿(mǎn)足 EMC 合規(guī)性的風(fēng)險(xiǎn)。如果 AC-DC 模塊的 EMC 合規(guī)性有合理的余量，那么系統(tǒng)應(yīng)該能夠獲得認(rèn)證，只要注意接地和電纜布線(xiàn)。

圖 1 EMI 拾取通常出現(xiàn)在電纜上。資料來(lái)源：崔公司。

單個(gè)外部過(guò)濾器

然而，指定帶有內(nèi)部濾波器的 AC-DC 可能不是最好的方法有幾個(gè)原因。例如，如果僅使用內(nèi)部濾波器無(wú)法實(shí)現(xiàn)完全的 EMC 合規(guī)性，則可能仍需要在設(shè)計(jì)中添加外部濾波器。這不僅會(huì)增加組件的總成本，還會(huì)占用額外的工程資源。額外濾波帶來(lái)的歐姆損耗肯定會(huì)對(duì)整體系統(tǒng)效率產(chǎn)生影響。此外，在某些情況下，內(nèi)部和外部濾波器可能會(huì)相互影響，從而在某些頻率上引起共振，從而增加 EMI 水平。

與這種過(guò)度設(shè)計(jì)和低效的安排相比，使用單個(gè)外部過(guò)濾器可以證明是一個(gè)更好的解決方案。這樣的過(guò)濾器將位于 AC 入口附近，并與實(shí)際系統(tǒng)負(fù)載更好地匹配。內(nèi)部濾波器的規(guī)格往往可以處理輸出負(fù)載和溫度水平方面的最壞情況。但是，它們所針對(duì)的實(shí)際應(yīng)用可能沒(méi)有這些嚴(yán)格的要求。因此，如果在合并 PSU 或 PSU 之后采購(gòu)?fù)獠窟^(guò)濾器并將其添加到系統(tǒng)中，這可能會(huì)顯著降低成本，并且尺寸也更小。從工程和商業(yè)角度來(lái)看，這兩者都是有利的。

在將多個(gè) PSU 置于 N+n 配置中的設(shè)計(jì)中，其中至少有一個(gè)連續(xù)閑置，因此可以使用一個(gè)外部通用濾波器，其額定值僅適用于任何一次供電的實(shí)際 PSU 數(shù)量。每個(gè) PSU 都不需要內(nèi)部過(guò)濾器，并且可以顯著降低材料清單 （BOM） 成本。

圖 2多個(gè) PSU 上的單獨(dú)過(guò)濾（左）與使用單個(gè)過(guò)濾器的更簡(jiǎn)化的方法（右）相比。資料來(lái)源：崔公司。

最優(yōu)過(guò)濾策略

當(dāng)系統(tǒng)具有多個(gè) PSU 時(shí)，可能會(huì)出現(xiàn)其他問(wèn)題。附加效應(yīng)意味著所觀(guān)察到的 EMI 特性更加復(fù)雜，因此需要進(jìn)行外部濾波。這將導(dǎo)致所涉及的所有不同過(guò)濾器之間發(fā)生交互的可能性，尤其是在特定時(shí)間未加載的過(guò)濾器。每個(gè)濾波器的漏地電流對(duì)系統(tǒng)整體效率的影響需要認(rèn)真考慮。

在 PSU 方面，CUI 可以為設(shè)計(jì)工程師提供多種前瞻性選擇，從而可以處理不同的用例場(chǎng)景。根據(jù)應(yīng)用環(huán)境的要求，解決方案可以包含或不包含 EMI 濾波器。以PSK-15W 系列PSU 為例。這些符合 CISPR 32 B 類(lèi)限制，作為帶有內(nèi)部過(guò)濾的 PCB 模塊。它們具有 II 類(lèi)安全等級(jí)——包括額外的絕緣——具有非常低的泄漏電流，因此不會(huì)影響系統(tǒng)的運(yùn)行參數(shù)。

另一個(gè)例子是額定功率為 15W 的VOF-15B 系列。該系列中包含的 AC-DC 單元包含濾波功能，從而使它們能夠滿(mǎn)足 B 類(lèi) EMC 要求。由于這些是開(kāi)放式 PSU，具有固有的低 EMI 水平，因此所需的濾波水平非常適中。這意味著需要最少的額外費(fèi)用。

為了進(jìn)一步降低總體成本，PBO-15C 系列PSU 不包括內(nèi)部過(guò)濾。相反，這些 15-W 輸出單元依賴(lài)于系統(tǒng)濾波器的支持，在許多情況下，無(wú)論如何都需要存在該濾波器。同樣，保持低電流泄漏。

盡管確保滿(mǎn)足 EMC 要求至關(guān)重要，但這可以通過(guò)幾種不同的方式來(lái)實(shí)現(xiàn)。根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)，最佳過(guò)濾策略可以采取完全不同的形式。通過(guò)考慮最佳應(yīng)用過(guò)濾的位置，可以避免與認(rèn)證相關(guān)的大部分工程工作，同時(shí)降低 BOM 成本并避免交互以及電流泄漏問(wèn)題。

Ron Stull 是 CUI Inc. 的電力系統(tǒng)工程師。