當電路沒有EMI濾波器時，定頻和變頻臨界模式的相關波形如下：

                                             圖1-2 未加EMI濾波器時的波形

上圖(a)是變周期臨界模式PFC最低開關頻率為75Khz，從FFT頻譜圖上看噪聲自75Khz后出現，圖 (b)為開關頻率20Khz的定占空比模式PFC，從FFT頻譜圖上看噪聲分布在20Khz的倍頻上。圖(a)是變頻模式（掃頻模式）相對于圖(b)噪聲能量更分散，沒有過高的噪聲。

Saber軟件的頻譜分析跟真實的頻譜儀很像，待測量區間取的越小得到的結果越準確，圖1-2中取24.9mS-25.1mS得到的頻譜圖如下：（變周期臨界模式）

                         圖1-3 表周期臨界模式PFC電路頻譜圖

做EMI測試時是通過測LISN內50歐電阻上的壓降得到的uV 信號，如果換算成電流(A)則二者相差1000000/50=20000倍。圖1-3中綠色曲線為通常的EMI測試曲線，已超出參考的40db很多，圖1-3中藍色曲線為電流頻譜圖，三角波的傅里葉展開如下

一次諧波周期T=13.329uS頻率f=1/T=75KHz，幅值為Ipk*4/pi²=3.1*0.405=1.256(A)=1.976(dB)接近仿真結果1.336(dB)。

無論差模還是共模都是通過測量LISN中50歐電阻上的壓降得到，另一個角度考慮EMI測試就是電流紋波大小的測試。根據這一思想EMI測試中40dB標線對應電流負46dB電流紋波峰峰值0.01A，50dB標線對應電流負36dB電流紋波峰峰值0.0317A。

根據上面的分析電路中引入EMI濾波器要達到使紋波電流峰峰值從3.1A降至低于0.01A以下（假設標線40dB）的目的，EMI濾波器采用一級LC電路（假設元件理想無寄生參數）特性曲線為：

                        圖1-4 理想LC濾波電路特性曲線

圖1-4中電感20mH，電容680nF，75Khz處衰減-69.598dB余量充足，諧振頻率1.365Khz。（功率240W）

引入此濾波器后的效果如下：

                               圖1-5 引入純LC濾波器后仿真波形

結合圖1-5和圖1-4可以看出純LC濾波電路已經產生了震蕩，震蕩頻率既諧振頻率1.365Khz，從圖1-4中可以看出在諧振處增強了紋波幅度導致超標。（看資料EMI測試從150Khz開始，軍品從10KHz開始那么上述波形是否合格？）

消除這中LC震蕩主要有兩種方法：

                                     圖1-6 LC消震電路

仿真采用的是電路（a）

                   圖1-7 增加減震電阻后的LC濾波電路特性圖

圖1-7中減震電阻取1k，電阻值取的越小衰減能力越弱仿真的取值大概是5.8倍Z0=(L/C)^-2，仿真結果如下：

                                    圖1-8 增加減震電阻后仿真波形

圖1-8顯示LC濾波器增加減震電阻后紋波電流都低于40dB并且功率因數PF達到了0.999。

                                      圖1-9 計算公式驗證

通過公式計算的紋波電流0.007883A與軟件仿真的結果0.00765A基本一致，紋波電流20*log(0.00765) =-48.374dB與軟件仿真結果基本一致。

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對于仿真中的定頻定占空比模式其峰值電流達到了7.5A頻率又只有20KHz，如果仍采用單級濾波器則成本較高并且效果也不好，這時可考慮采用雙級濾波器。（參數：C1=340nF，L1=2mH，C2=1.36uF，L2=3mH）

                           圖1-10 雙級LC濾波器特性曲線

雙級濾波器的參數要不同以避免諧振點重合，采用雙級濾波后對紋波的衰減更強如圖1-10所示在75KHz處可衰減-97dB（原單級為-50dB）。

串入上述濾波器后的仿真結果如下：

                            圖1-11 雙級濾波器、定頻、定占空比模式PFC仿真

濾波電容值的選取可以根據電荷守恒原理，見下圖

                                                   圖1-12 紋波電壓計算公式推導

對于低PF應用電容可以取的較大，對于高PF應用電容越小則紋波電壓越大（峰值電壓越高，圖中電壓紋波41V最大峰值為333V）。

EMI濾波器對干擾噪聲的抑制能力是用插入損耗I.L(Insertion Loss)來衡量。插入損耗定義為沒有濾波器接入時，從噪聲源傳輸到負載的功率P1與接入濾波器后，從噪聲源傳輸到負載的功率P2之比，用dB(分貝)來表示。

由定義有：

由上述公式可知插入損耗跟圖1-10的衰減曲線是一個意思。

從電網到開關電源之間一般都會有電源線都有一定的阻抗，可結合這個阻抗接成π型EMI濾波器以達到更好的濾波效果。

當引入寄生參數后分析會比較麻煩，后面可能會一點點的進行嘗試。

實際的器件都有寄生參數，加入寄生參數后濾波器就不理想了。

                                 圖2-1-1 考慮寄生參數的濾波器特性曲線

圖中曲線顯示在第二個諧振頻率后濾波器的紋波衰減能力變差（寄生參數取的不一定合理），并且頻率越高噪聲抑制能力越弱，理想器件是沒有第二、第三···諧振點的曲線一直是單調遞減的。EMI難處理可能就是因為這些個寄生參數，一是寄生參數不好測量，二是布局布線、元件引腳長度、溫度等都會改變寄生參數所以難量化。單從濾波效果考慮可以采用寄生參數小的元件比如穿心電容、小寄生電容的電感等。

圖2-1-1是常見的AC/DC電源輸入電路有大的輸入電容Cin，因為有了這個大電容所以濾波電感可用小感量的，但大電解電容Cin中存ESR所以在高頻段還需Cx電容的參與。大電解電容中ESR對EMI濾波器的影響見下圖：

                          圖2-1-2 輸入電解電容ESR對EMI濾波器的影響

如圖2-1-2藍色虛線是增大ESR后的曲線，在EMI測試中有種情況就是冷機時傳導過不去熱機后傳導就通過了（冷機ESR大熱機ESR變小），上面這張圖可以解釋這個現象。

下面的圖是對比有Cx電容和沒有Cx電容對EMI濾波器的影響

                             圖2-1-3 對比Cx電容對EMI濾波器的影響

圖2-1-3中藍色虛線為去掉Cx電容后的曲線，在第二諧振點后濾波性能變差，有Cx電容的保持不變。（沒有考慮整流橋的影響）

下圖對比分別增大濾波電感和濾波電容對EMI濾波器特性的影響。

                      圖2-1-4 增大濾波電感或濾波電容對EMI濾波器的影響

圖2-1-4顯示增大濾波電感對低頻段影響較大，增大濾波電容Cx對高頻段影響較大。（寄生參數不一定合理所以這個規律還有待驗證，藍色虛線表改變后）

用一個隔離反激電源來模擬共模信號的產生及傳播途徑，電路如下：

                                              圖3-1 共模信號測試電路

測試結果如下：

                                               圖3-2 共模信號測試結果

因火線L上有差模電感所以共模電流主要流經零線N，這個電路的寄生參數需進一步“優化”以期能模擬出真實的波形。

反激電源的輸出二極管有時會放在低端（常見的放置方式稱為高端），下面是對比這兩種放置方式對EMI的影響。

                                 圖3-3 輸出二極管不同位置對EMI的影響

圖3-3的結果顯示采用圖(a)的常見接法要比圖(b)的接法共模電流更小、EMI頻譜線更低。

這是不是說明，保證截止頻率不變的條件下，加大電感減小電容和加大電容減小電感前者對低頻段效果大點，后者對高頻段大點？

嗯，從計算的結果看。

pi led驅動

EMI高手出檯，佩服...

老師，你好~我剛開始接觸電源設計，對于您這個圖有一些疑問，煩請有時間幫忙解答一下：

1、20k的噪聲為什么會出現在20的倍頻上，40k、60k、80k、100k上的從圖片上看確實有一個很大的毛刺

2、為什么75k反而沒有這種倍頻？只有在75k甚至100k上才會有那么多噪聲

因為這兩張圖采用的是不同的控制方法一個是變頻一個是定頻。

請問，這是什么仿真軟件？

Saber軟件