EMC整改車載充電機（OBC）：AC-DC轉(zhuǎn)換共模噪聲

車載充電機（OBC）的 AC-DC 轉(zhuǎn)換環(huán)節(jié)是共模噪聲的主要來源，這類噪聲若不加以抑制，可能通過電源線傳導(dǎo)至車輛低壓系統(tǒng)或通過空間輻射干擾車載無線通信（如藍(lán)牙、5G）、雷達(dá)等敏感設(shè)備。以下從共模噪聲產(chǎn)生機理、測試與診斷及針對性優(yōu)化方案三方面展開說明：

一、AC-DC 轉(zhuǎn)換中共模噪聲的產(chǎn)生機理

共模噪聲（Common Mode Noise）指相線（L/N）與接地端（車身 / 外殼）之間的非對稱干擾，OBC 的 AC-DC 環(huán)節(jié)中主要由以下原因產(chǎn)生：

開關(guān)管高頻開關(guān)動作

功率 MOSFET 或 IGBT 在高頻開關(guān)（通常 10kHz~200kHz）時，漏極 - 源極（或集電極 - 發(fā)射極）間的電壓快速跳變（dv/dt 可達(dá) 100V/ns 以上），通過開關(guān)管與散熱片之間的寄生電容（C_iss、C_ds）向接地端耦合噪聲。

高頻變壓器的原副邊繞組間存在寄生電容（C_pri-sec），原邊的高頻電壓波動通過該電容耦合至副邊，形成跨隔離的共模噪聲。

輸入整流與濾波環(huán)節(jié)

橋式整流二極管的反向恢復(fù)電流會產(chǎn)生高頻尖峰，通過整流橋與外殼的寄生電容傳導(dǎo)至接地端。

輸入濾波電容（電解電容）的 ESR（等效串聯(lián)電阻）在高頻下增大，導(dǎo)致對共模噪聲的吸收能力下降。

接地與布局寄生參數(shù)

AC 輸入線、DC 輸出線與車身（接地）之間的布線形成 “天線效應(yīng)”，將共模噪聲輻射到空間；PCB 上接地平面分割不合理，形成共模電流環(huán)路（面積越大，輻射能力越強）。

二、共模噪聲的測試與診斷方法

傳導(dǎo)共模噪聲測試

按 ISO 11452-2 或 CISPR 25 標(biāo)準(zhǔn)，使用LISN（線路阻抗穩(wěn)定網(wǎng)絡(luò)） 測量 AC 輸入端（L/G、N/G）的共模噪聲頻譜（150kHz~30MHz），重點關(guān)注開關(guān)頻率的諧波（如 10kHz×n）是否超標(biāo)。

用電流探頭檢測共模電流路徑：將探頭夾在 AC 線與地線之間，通過頻譜儀觀察噪聲峰值對應(yīng)的路徑（如開關(guān)管散熱片接地線、變壓器副邊引線），定位主要輻射源。

輻射共模噪聲診斷

在電波暗室中通過雙錐天線或?qū)?shù)周期天線測量 30MHz~1GHz 的輻射噪聲，結(jié)合近場探頭（磁場探頭檢測線圈 / 變壓器，電場探頭檢測開關(guān)管區(qū)域）定位噪聲發(fā)射點。

采用 “斷電注入法”：斷開主功率回路，向開關(guān)管柵極注入高頻信號，觀察噪聲變化，判斷是否由開關(guān)管寄生參數(shù)主導(dǎo)。

三、共模噪聲的優(yōu)化方案（針對性微調(diào)，不改變主拓?fù)洌ㄒ唬┮种圃肼曉矗航档烷_關(guān)管與變壓器的共模激勵

開關(guān)管 dv/dt 控制

在 MOSFET/IGBT 的柵極驅(qū)動電阻（Rg）上并聯(lián) 1 只小容量電容（10~30pF），減緩開關(guān)管的開通 / 關(guān)斷速度（dv/dt 降低 20%~30%），避免增加開關(guān)損耗（需仿真驗證損耗變化）。

選用軟開關(guān)拓?fù)渥兎N（如原 LLC 諧振拓?fù)渲校⒄{(diào)諧振參數(shù)使開關(guān)管在零電壓開通，降低開通時的電壓跳變）。

變壓器寄生電容抑制

變壓器原副邊之間增加三層屏蔽結(jié)構(gòu)（原邊側(cè)繞 1 層銅箔，副邊側(cè)繞 1 層銅箔，中間夾 1 層接地屏蔽銅箔），中間屏蔽層直接連接至 AC 輸入地（或車身地），將原副邊寄生電容 C_pri-sec 從數(shù)百 pF 降至 50pF 以下。

骨架選用低介電常數(shù)材料（如陶瓷骨架替代塑料骨架），減少繞組間的電容耦合。

（二）阻斷噪聲傳導(dǎo)路徑：優(yōu)化濾波與接地

輸入共模濾波增強

在 AC 輸入端的共模電感（CM choke）后增加 1 級 π 型共模濾波：串聯(lián) 1 只小型共模電感（磁芯選用高磁導(dǎo)率錳鋅鐵氧體，電感量 5~10mH）+ 并聯(lián) 2 只 Y 電容（X2 安規(guī)，容值 2200pF~4700pF，跨接 L/G 和 N/G），針對 150kHz~3MHz 頻段（原濾波對該頻段抑制不足）。

共模電感的繞制方式優(yōu)化：采用 “雙線并繞 + 分層繞制”，減少漏感（漏感過大會導(dǎo)致差模噪聲增大），引腳處套磁珠（抑制高頻噪聲沿引腳傳導(dǎo)）。

接地與屏蔽調(diào)整

開關(guān)管散熱片通過1 只 10nF Y 電容（而非直接接地）連接至 AC 輸入地，利用電容的容抗特性（高頻導(dǎo)通、低頻阻斷），僅將高頻共模噪聲導(dǎo)入地，避免低頻環(huán)路電流。

PCB 布局中，將 AC 輸入濾波電路、開關(guān)管區(qū)域、變壓器、DC 輸出電路按 “信號流向” 依次排列，避免接地平面分割，共模電流環(huán)路面積控制在 50cm2 以內(nèi)（通過縮短接地路徑實現(xiàn)）。

（三）吸收與衰減噪聲：局部電路補充

高頻吸收電路

在變壓器原邊并聯(lián)RC 吸收網(wǎng)絡(luò)（R=100Ω~1kΩ，C=100pF~1nF，封裝 0805），抑制開關(guān)管關(guān)斷時的電壓尖峰（尖峰是高頻共模噪聲的重要來源）。

在 DC 輸出端正極與地之間、負(fù)極與地之間各并聯(lián) 1 只 100pF 陶瓷電容（靠近輸出接口），吸收輸出線的共模噪聲。

線纜屏蔽處理

AC 輸入線與 DC 輸出線采用屏蔽線，屏蔽層單端接地（AC 端屏蔽層接 LISN 接地端，DC 端屏蔽層接車身地），避免屏蔽層形成環(huán)路；線纜長度控制在 1.5m 以內(nèi)（過長會增強天線效應(yīng)）。

四、優(yōu)化效果驗證

通過上述調(diào)整，可實現(xiàn)：

傳導(dǎo)共模噪聲在 150kHz~30MHz 頻段降低 15~25dB，滿足 CISPR 25 Class 5 標(biāo)準(zhǔn)；

輻射噪聲在 30MHz~1GHz 頻段降低 10~15dB，避免對車載雷達(dá)（77GHz）、藍(lán)牙（2.4GHz）的干擾；

硬件改動成本增加≤5%（主要為濾波元件與屏蔽材料），且不影響 OBC 的效率（保持≥94%）和散熱性能。

調(diào)試時建議采用 “分步測試法”：先優(yōu)化濾波電路，再調(diào)整接地與屏蔽，最后微調(diào)開關(guān)參數(shù)，逐步定位zuijia方案。