详谈工程实践的LLC谐振变换器EMI整改案例分析。
原创 磁性元器达人 磁性元器达人 磁性元件达人 2026年2月2日 06:26 广东
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这个案例非常典型，涵盖了从诊断到整改的完整逻辑，特别是针对LLC拓扑特有的“变频”特性带来的挑战。
�� LLC电源EMI整改实战案例分析
1. 案例背景
* 产品类型： 300W 工业级LLC电源适配器（宽电压输入）。
* 拓扑结构： PFC + LLC（半桥/全桥）。
* 测试标准： CISPR 22 / EN 55022 Class B（适用于家用和轻工业环境，要求较严）。
* 测试项目： 传导发射（CE）与辐射发射（RE）。
* 失败现象：
传导（CE）： 在 1MHz - 5MHz 频段超标约 6dB。
辐射（RE）： 在 30MHz - 50MHz 频段超标约 10dB。
2. 问题诊断与根源分析
在动手改板之前，工程师通常会使用频谱分析仪配合近场探头进行“摸底”。
* 传导超标（1-5MHz）分析：
现象观察： 噪声频谱呈现明显的包络线，且随着负载变化，噪声峰值频率会移动（这是LLC变频工作的特征）。
根源判断： 此频段通常是共模噪声主导。
变压器寄生参数： LLC变压器的初级与次级之间存在寄生电容（C_{stray}）。开关节点（MOSFET漏极）的高dv/dt电压振荡通过这个电容耦合到次级（输出地），再通过输出线缆形成共模辐射或传导。
PCB布局： 初级侧的热回路（MOSFET-变压器-母线电容）面积过大，导致磁场辐射直接耦合到L/N输入线。
* 辐射超标（30-50MHz）分析：
现象观察： 使用H场探头发现，干扰源主要集中在MOSFET散热器和变压器区域。
根源判断：
谐振腔振铃： LLC的谐振电感（L_r）和励磁电感（L_m）在换向过程中，由于PCB走线的寄生电感和电容，产生了高频衰减振荡（Ring），频率恰好落在30-50MHz范围内。
接地不良： 散热器未良好接地，导致散热器充当了“单极天线”，将MOSFET的高频噪声辐射出去。
3. 整改方案与实施
根据上述分析，采取了“源头抑制”与“路径切断”相结合的策略。
��️ 方案一：针对传导噪声（1-5MHz）
* 措施1：优化变压器屏蔽
操作： 在变压器初级与次级之间增加法拉第屏蔽层（铜箔），并将屏蔽层单点连接到初级地（热地）。
原理： 切断初级高dv/dt噪声通过寄生电容直接耦合到输出侧的路径。
效果： 传导噪声下降了约 4dB，但仍未达标。
措施2：增加Y电容
操作： 在初级地与次级地之间增加一对Y电容（例如 2.2nF 或 4.7nF，需考虑漏电流限制）。
原理： 为共模噪声提供一条低阻抗的回流路径，使其不流向输入端。
效果： 结合屏蔽措施，传导噪声最终下降了 8dB，顺利通过测试。
��️ 方案二：针对辐射噪声（30-50MHz）
措施1：MOSFET吸收电路（Snubber）
操作： 在LLC谐振腔的MOSFET漏极与源极之间，增加一个RC吸收电路（例如 100Ω/1W 电阻串联 100pF/1kV 电容）。
原理： 抑制谐振回路中产生的高频振铃（Ring），降低dv/dt，从而减少高频谐波分量。
* 措施2：散热器接地优化
操作： 确保MOSFET和整流桥的散热器通过导电泡棉或接地弹簧，与PCB的PGND（保护地）实现低阻抗连接。
原理： 将散热器上的高频噪声短路到地，防止其作为天线辐射。
* 措施3：调整地线布局
* 操作： 重新布线，将输出端的参考地（信号地）与功率地（热地）进行单点连接（Star Ground），避免地环路引起辐射。
4. 整改结果对比
测试项目 失败时最大余量 整改后最大余量 结论
传导发射 (CE) -6 dB (超标) +4 dB ✅ Pass
辐射发射 (RE) -10 dB (超标) +2 dB ✅ Pass
�� 经验总结与LLC设计建议
通过这个案例，我们可以总结出LLC电源EMI设计的几个关键点：
1. 变压器是核心干扰源： LLC的高效率依赖于高频率和高电压摆幅，这使得变压器的寄生参数（漏感、分布电容）成为EMI的主要来源。屏蔽是必须考虑的手段。
2. 不要忽视“振铃”： LLC虽然是软开关，但电路中的寄生参数（PCB走线电感、器件结电容）会在开关边沿产生高频谐振。使用RC吸收电路是成本最低的补救措施。
3. 接地策略至关重要： 对于大功率LLC，散热器接地、信号地与功率地的连接方式，直接决定了辐射测试能否通过。
4. 变频特性的影响： 由于LLC频率是变化的，噪声频谱是“涂抹”在一段频带上的。在测试时，必须在最低输入电压（最高功率/最低频率）和最高输入电压（最低功率/最高频率）下都进行扫描，确保全工况合规。