開關(guān)電源中電磁干擾的產(chǎn)生及其抑制

　　摘要：開關(guān)電源的突出缺點(diǎn)是能產(chǎn)生較強(qiáng)的電磁干擾(EMI)。EMI信號(hào)既具流輸出有很寬的頻率范圍，又有一定的幅度，經(jīng)傳導(dǎo)和輻射后會(huì)污染電磁環(huán)境，對(duì)通信設(shè)備和電子產(chǎn)品造成干擾。如果處理不當(dāng)，開關(guān)電源本身就會(huì)變成一個(gè)干擾源。電磁干擾對(duì)開關(guān)電源的效率和安全性及使用的影響日益成為人們關(guān)注的熱點(diǎn)。本文分析了開關(guān)電源中電磁干擾產(chǎn)生的原因和傳播路徑，并提出了抑制干擾的有效措施。

　　開關(guān)電源的突出缺點(diǎn)是能產(chǎn)生較強(qiáng)的電磁干擾(EMI)。EMI信號(hào)既具流輸出有很寬的頻率范圍，又有一定的幅度，經(jīng)傳導(dǎo)和輻射后會(huì)污染電磁環(huán)境，對(duì)通信設(shè)備和電子產(chǎn)品造成干擾。如果處理不當(dāng)，開關(guān)電源本身就會(huì)變成一個(gè)干擾源。電磁干擾對(duì)開關(guān)電源的效率和安全性及使用的影響日益成為人們關(guān)注的熱點(diǎn)。本文分析了開關(guān)電源中電磁干擾產(chǎn)生的原因和傳播路徑，并提出了抑制干擾的有效措施。

    1、引言

　　電磁兼容EMC是英文electromagneticcompatibility的縮寫。它包括兩層含義，一是設(shè)備在工作中產(chǎn)生的電磁輻射必須限制在一定水平內(nèi)，二是設(shè)備本身要有一定的抗干擾能力，它必須具備三個(gè)要素：干擾源、耦合通道、敏感體。給電子線路供電的開關(guān)電源對(duì)于干擾的抑制對(duì)保證電子系統(tǒng)的正常穩(wěn)定運(yùn)行具有重要意義。本文通過分析開關(guān)電源中的干擾源和耦合通道，提出了抑制干擾的有效措施。并提出了開關(guān)電源變壓器的設(shè)計(jì)和制作方法。

　　2、開關(guān)電源中的干擾源和耦合通道

　　開關(guān)電源首先將工頻交流電整流為直流電，然后經(jīng)過開關(guān)管的控制變?yōu)楦哳l，最后經(jīng)過整流濾波電路輸出，得到穩(wěn)定的直流電壓，因此，自身含有大量的諧波干擾。同時(shí)，由于變壓器的漏感和輸出二極管的反向恢復(fù)電流造成的尖峰，都會(huì)產(chǎn)生不同程度的電磁干擾。開關(guān)電源中的干擾主要集中在電壓、電流變化大(即dv/dt或di/dt很大)的元器件上，尤其是開關(guān)管、輸出二極管和高頻變壓器等。同時(shí)，雜散電容會(huì)將電網(wǎng)的噪聲傳導(dǎo)到電子系統(tǒng)的電源而對(duì)電子線路的工作產(chǎn)生干擾。這里我們來分析一下幾種干擾產(chǎn)生的原因及其耦合的路徑。

　　2.1輸出整流濾波電路產(chǎn)生的濾波干擾開關(guān)電源輸出端普遍采用橋式整流，電容濾波電路。由于整流二極管的非線性和濾波電容的儲(chǔ)能作用，使得輸出電流成為一個(gè)時(shí)間很短、峰值很高的周期性尖峰電流，。這種畸變的輸入電流，它除了基波外，還含有豐富的高次諧波分量。

　　2.2開關(guān)電路產(chǎn)生的干擾

　　開關(guān)電路的核心也是主要的干擾源之一，它主要由開關(guān)管和高頻變壓器組成。開關(guān)管產(chǎn)生的dv/dt具有較大的脈沖，頻帶較寬且諧波豐富。這種脈沖干擾產(chǎn)生的主要原因是：

　　(1)在開關(guān)管導(dǎo)通瞬間，變壓器初級(jí)線圈產(chǎn)生很大的涌流，并在初級(jí)線圈的兩端出現(xiàn)較高的浪涌尖峰電壓；在開關(guān)斷開瞬間，由于初級(jí)線圈的漏磁通，致使一部分能量沒有從一次線圈傳輸?shù)蕉�次線圈，儲(chǔ)藏在漏感中的這部分能量將和開關(guān)管本身的極間電容、電阻形成帶有尖峰的衰減振蕩，疊加在開關(guān)管的關(guān)斷電壓上，形成關(guān)尖峰電壓。這個(gè)噪音聲會(huì)傳導(dǎo)到輸入輸出端，形成傳導(dǎo)干擾。

　　(2)輸出二極管在正向?qū)�通時(shí)，PN接內(nèi)的電荷被積累，二極管加反向電壓時(shí)積累的電荷將消失并產(chǎn)生反向電流。由于二次整流回路中V在開關(guān)轉(zhuǎn)換時(shí)頻率很高，即由導(dǎo)通轉(zhuǎn)變?yōu)榻刂沟臅r(shí)間很短，在短時(shí)間內(nèi)要讓存儲(chǔ)電荷消失就產(chǎn)生反向電流的浪涌。由于直流輸出中的分布電容、分布電感的存在，使因浪涌引起的干擾成為高頻衰減減振蕩。

　　(3)高頻變壓器初級(jí)線圈，開關(guān)管和濾波電容構(gòu)成的高頻開關(guān)電流環(huán)路可能產(chǎn)生較大的空間輻射，形成輻射干擾。

　　2.3干擾的耦合通道

　　由于變壓器的初次級(jí)線圈間存在雜散電容，開關(guān)電路產(chǎn)生的共模干擾通過變壓器在原副邊相互傳播。相比較而言，差模干擾路徑比較簡(jiǎn)單也易于處理。本文主要介紹共模干擾的產(chǎn)生和抑制。

　　3、抑制干擾的措施

　　下面就幾種干擾講我們制作開關(guān)電源時(shí)的抑制方法。

　　3.1電源輸入EMI濾波器在電源進(jìn)線端通常采用如圖3所示電路。該電路對(duì)共模和差模紋波干擾均有較好抑制作用。圖中各元件的作用：

　　(1)、L，C1，C2用于濾除共模干擾信號(hào)。

　　L是共模電感，通常電感量為2MH-33mH左右。

　　C1，C2為旁路電容，又稱Y電容。電容量要求2200pF左右。電容量過大會(huì)影響設(shè)備的絕緣性能。

　　(2)、C3，C4用于濾除差模干擾信號(hào)。

　　C3，C4為電源跨接電