说在开头：关于延迟实验

这个实验的基本思路是用涂着半镀银的反射镜来代替双缝：如果将一块半射镜和光子的入射途径摆成45°角，那么这个光子有一半可能直飞另一半可能被反射，这样它就有了两种可能的前进路径，这就跟双缝干涉的选择是一样的。但是通过半道上摆放其它全反射镜，我们又可以把这两条分开的岔路再交汇到一起。

如上图所示，我们只要观察光子飞来的方向，就可以确定这个光子当初究竟走了哪条路（相当于我们探测电子通过了哪条缝），结果会得到一个随机、但唯一的答案。不过只要我们愿意，我们可以让这个光子同时沿着两条路径：只要在终点处再插入一块同样的45°的半透反射镜，然后仔细安排位相，就完全可以让这个光子进行“自我干涉”，其结果是在一个方向上抵消，而只在另一个方向上出现。这样就好比电子通过两条狭缝而产生干涉条纹图案。如下图所示。

好，那么现在的问题是：我们可以在光子飞到“最后关头”时再做决定：要不要在终点处插入反射镜，而这时理论上光子早就通过了第一块反射镜，这个事件已经是成为了过去。然而有趣的是，它却必须在快到达终点的时候，根据我们的选择反过去决定自己当初到底走的是“一条路”还是“两条路”，就是说：它必须根据“未来”的事件，去选择自己的“过去”应该如何发生。这虽然是一件古怪的事情，却是哥本哈根派的一个正统推论。根据玻尔的话来说就是：任何一种基本量子现象只在其被记录之后才是一种现象，光子在一开始或则最后来决定自己的“历史”，这在量子实验来说是没有区别的，因为在量子论看来，历史不是确定和实在的，除非它已经被记录下来了。或则说，光子在通过第一块镜子到达第二块镜子之前，它是什么？在哪里？这是一个没有意义的问题，因为在观测之前，它并不是一个“客观实在”。

在惠勒的构想提出5年后，马里兰大学的卡洛尔.阿雷和其同事做了一个延迟实验，结果证明：我们何时选择光子的“模式”，这对实验的结果是无影响的。那这说明了什么呢？

这说明了，宇宙的历史可以在已经发生后才被决定究竟是怎样发生的，好比我们先看到了一棵大树倒塌，才决定了大树是被大风刮倒的，而在你观测到这棵大树之前，并没有这么一棵客观实在的大树。这样一来，宇宙本身由一个有意识的观测者创造出来也不是什么不可能的事情。虽然我们现在观测到宇宙已经有一百多亿年的历史，但某种“延时”使得它直到被一个有智慧的“意识”观察之后才成为确定，我们的观测行为本身参与了宇宙的创造过程。

想必，现在大家都头大如斗（500斤重~），这个理论的怪异程度已经超出了我们可以承受的心理极限。哪怕从哥本哈根解释本身而言，“意识”也走得太远了，大多数“主流”物理学家仍小心谨慎地对待这一问题，持有一种“正统”的哥本哈根观点，即简单地假设波函数一观测就坍缩，而对于它为什么坍缩，如何坍缩不闻不问，量子论只要管用就行。我们沿着哥本哈根派开拓的道路走来，结果发现在尽头藏着一只叫作“意识”的怪兽，这让我们惊恐不已。我们现在可以转过头，看看还有没有别的路可以前进。（参考自：曹天元-上帝掷骰子吗）

二，电源滤波器设计

1，实用电源滤波器

如下图所示，为典型的电源滤波电路，一般来说电源滤波器的最终目标是抑制传导干扰，因此可以分为两极结构：差模和共模。

1. 共模级与差模级对称，因为噪声在整流桥出现并流向LISN，实际上两个LC滤波器是级联，理论上可提供很好的高频衰减（1个LC是40dB/dec倍频，两个LC是80dB/dec倍频）；

——线路阻抗不平衡会导致共模噪声转换为差模噪声，所以差模滤波器分别放在L和N上保持其结构对称。

2. 中功率变换器中，共模扼流圈的典型电感值L为10~50mH，因为对Y电容总容值有限制（电源漏电流有要求）；而X电容无该限制，所以差模扼流圈的典型值为500Uh~1mH；

——共模扼流圈漏感LLK的作用与差模扼流圈相同，虽然其电感值很小，一般为共模扼流圈电感值的1%~3%。

——由于X电容值无限制，可以选择很大，所以小功率（<80w）反激变换器可以不用差模扼流圈，依靠共模扼流圈漏感来充当差模扼流圈的作用。

3. 要保持L和N上共模电感值相同，即将它们绕在同一个磁芯上，这样会自动保证电感良好匹配；但要注意相对的绕制方向（方向绕错会使电感器性质发生变化，变成差模扼流圈）；

4. 由于绕组对称性问题，共模扼流圈会存在轻微不平衡现象，可能偏磁，这使得扼流圈的抗电磁干扰性能降低，极端情况下铁芯会饱和；

5. 高频时，扼流圈的匝间电容会严重影响其特性，交流路径为噪声提供了低阻抗通道，使得电流直接流经匝间电容而不经过绕组本身，此时扼流圈的差模电流阻碍作用大大被减小；

6. 放置在输入整流桥前的线间电容（X电容）必须通过安规认证，而在整流桥后的X电容从安全角度来讲，就不那么重要了，该位置可以使用任何额定值合适的电容器；

7. 对于线地间电容（Y电容）必须通过安规认证，变压器原副边跨接的Y电容也必须通过安规认证，如果Y电容失效可能会引发触电风险；安规认证的Y电容能通过5KV的冲击实验；

8. 副边侧与地或机壳之间放置的Y电容一般是标准的0.1Uf/50V陶瓷电容，如果是PoE电源（48V），根据IEEEE要求，需要在大地或机壳与48V输出之间提供有效值为1.5KV（直流：2.5KV）的功能绝缘。

——离线式X电容采用特殊的金属化膜电容器，Y电容采用特殊的盘型陶瓷结构；薄膜电容器相对于陶瓷电容器在温度、电压等压力下提供更好的稳定性。

——陶瓷是最适合的Y电容材料，所以需要考虑陶瓷电容在外加电压下其容值变化的特性，避免容值变化导致所选Y电容设计不足（2uF电容器在50%额定电压下，容值可能只有0.4uF（20%））。

——Y电容执行的安规标准通常比X电容要更高，所以X电容的位置上可用Y电容，但反之不行；例如，可以用陶瓷Y电容与薄膜电容X电容并联来改善差模滤波器带宽。

9. 如果遇到滤波器性能需要改善，那么理论上可以增加L和C积来实现，如果能够选择，则建议可以选择更大的电容，而不是超大电感器来获得目标L*C；但是大电容会在上电时引起大的浪涌冲击电流，可能造成X电容最终失效。

2，开关电源中的差模和共模噪声

对于开关电源来说，需要关注噪声是从哪里产生的，这样我们可以从源头来考虑噪声的问题。

2.1 差模噪声的主要来源

假如开关电源的输入/输出电容器是理想的（ESR = 0），那么所有的差模噪声都会被该电容完全旁路或解耦，但实际上等效串联电阻并非为0；因此输入电容器的等效串联电阻（ESR）是从差模噪声发生器看进去的阻抗Zdm的主要部分，输入电容器除了要承受从电源线流入的工作电流外，还要提供开关管所需的高频脉冲电流；当电流流经电阻（ESR）时必然会产生压降，所以输入电容器两端会出现高频电压纹波，所以下图中所显示的电压纹波实际上来自差模噪声发生器。

2.2 共模噪声的主要来源

高频电流通过偶然路径流入机壳（保护地）则会导致共模噪声的产生，如下图所示为产生共模噪声的主要机制：

1. 当MOS管状态切换时，电流流经MOS管和散热器之间的寄生电容，再流入机壳；

2. 在交流电网电流保持整流桥导通时（D2/D4和D1/D3交替半周期导通），注入机壳的噪声遭遇几乎相等的阻抗，因此等量流入L和N导线；此时形成纯共模噪声；

——当整流桥关断时，噪声迫使整流桥的一个二极管导通（导通电流来自电感），但是这不能形成相等的阻抗，所以噪声流经L或N导线之一返回，而不是分到两条导线上，所以是差模噪声分量。

写在最后

开关电源基础慢慢进入尾声，电磁干扰对于一些需要入网认证的设备来说是设计的重点，后续还会在《电磁兼容性基础》专题中详细分析。

本章部分相关内容和图片参考自：Sanjaya Maniktala -《精通开关电源设计》。下一章收尾：《电源PCB和热设计》。