開關電源電磁幹擾的產生機理

 

開關電源產生的幹擾，按噪聲幹擾源種類來分
，可分為尖峰幹擾和諧波幹擾兩種;若按耦合通路來分，可分為傳導幹擾和輻射幹擾兩種。現在按噪聲幹擾源來分別說明：

 

1、二極管的反向恢複時間引起的幹擾

 

高頻整流回路中的整流二極管正向導通時有較大的正向電流流過，在其受反偏電壓而轉向截止時，由於PN結jie中zhong有you較jiao多duo的de載zai流liu子zi積ji累lei
，因yin而er在zai載zai流liu子zi消xiao失shi之zhi前qian的de一yi段duan時shi間jian裏li，電dian流liu會hui反fan向xiang流liu動dong，致zhi使shi載zai流liu子zi消xiao失shi的de反fan向xiang恢hui複fu電dian流liu急ji劇ju減jian少shao而er發fa生sheng很hen大da的de電dian流liu變bian化hua（di/dt）。

 

2、開關管工作時產生的諧波幹擾

 

功率開關管在導通時流過較大的脈衝電流。例如正激型、推挽型和橋式變換器的輸入電流波形在阻性負載時近似為矩形波，其中含有豐富的高次諧波分量。當采用零電流、零電壓開關時，這種諧波幹擾將會很小。另外，功率開關管在截止期間，高頻變壓器繞組漏感引起的電流突變，也會產生尖峰幹擾。

 

3、交流輸入回路產生的幹擾

 

無(wu)工(gong)頻(pin)變(bian)壓(ya)器(qi)的(de)開(kai)關(guan)電(dian)源(yuan)輸(shu)入(ru)端(duan)整(zheng)流(liu)管(guan)在(zai)反(fan)向(xiang)恢(hui)複(fu)期(qi)間(jian)會(hui)引(yin)起(qi)高(gao)頻(pin)衰(shuai)減(jian)振(zhen)蕩(dang)產(chan)生(sheng)幹(gan)擾(rao)。開(kai)關(guan)電(dian)源(yuan)產(chan)生(sheng)的(de)尖(jian)峰(feng)幹(gan)擾(rao)和(he)諧(xie)波(bo)幹(gan)擾(rao)能(neng)量(liang)
，通(tong)過(guo)開(kai)關(guan)電(dian)源(yuan)的(de)輸(shu)入(ru)輸(shu)出(chu)線(xian)傳(chuan)播(bo)出(chu)去(qu)而(er)形(xing)成(cheng)的(de)幹(gan)擾(rao)稱(cheng)之(zhi)為(wei)傳(chuan)導(dao)幹(gan)擾(rao);而諧波和寄生振蕩的能量，通過輸入輸出線傳播時，都會在空間產生電場和磁場。這種通過電磁輻射產生的幹擾稱為輻射幹擾。

 

4
、其他原因

 

元器件的寄生參數
，開關電源的原理圖設計不夠完美

，印刷線路板（PCB）走線通常采用手工布置，具有很大的隨意性，PCB的近場幹擾大，並且印刷板上器件的安裝
、放置，以及方位的不合理都會造成EMI幹擾。

 

開關電源EMI的特點

 

作為工作於開關狀態的能量轉換裝置，開關電源的電壓、電流變化率很高，產生的幹擾強度較大；幹擾源主要集中在功率開關期間以及與之相連的散熱器和高平變壓器
，相對於數字電路幹擾源的位置較為清楚；開關頻率不高（從幾十千赫和數兆赫茲），主要的幹擾形式是傳導幹擾和近場幹擾;而印刷線路板（PCB）走線通常采用手工布線
，具有更大的隨意性，這增加了PCB分布參數的提取和近場幹擾估計的難度。

 

EMI測試技術

 

目前診斷差模共模幹擾的三種方法：射頻電流探頭
、差模抑製網絡、噪聲分離網絡。用射頻電流探頭是測量差模 共(gong)模(mo)幹(gan)擾(rao)最(zui)簡(jian)單(dan)的(de)方(fang)法(fa)，但(dan)測(ce)量(liang)結(jie)果(guo)與(yu)標(biao)準(zhun)限(xian)值(zhi)比(bi)較(jiao)要(yao)經(jing)過(guo)較(jiao)複(fu)雜(za)的(de)換(huan)算(suan)。差(cha)模(mo)抑(yi)製(zhi)網(wang)絡(luo)結(jie)構(gou)比(bi)較(jiao)簡(jian)單(dan)，測(ce)量(liang)結(jie)果(guo)可(ke)直(zhi)接(jie)與(yu)標(biao)準(zhun)限(xian)值(zhi)比(bi)較(jiao)，但(dan)隻(zhi)能(neng)測(ce)量(liang)共(gong)模(mo)幹(gan)擾(rao)。噪(zao)聲(sheng)分(fen)離(li)網(wang)絡(luo)是(shi)最(zui)理(li)想(xiang)的(de)方(fang)法(fa)，但(dan)其(qi)關(guan)鍵(jian)部(bu)件(jian)變(bian)壓(ya)器(qi)的(de)製(zhi)造(zao)要(yao)求(qiu)很(hen)高(gao)。

 

目前抑製幹擾的幾種措施

 

形成電磁幹擾的三要素是幹擾源、傳播途徑和受擾設備。因而
，抑製電磁幹擾也應該從這三方麵著手。首先應該抑製幹擾源，直接消除幹擾原因;其次是消除幹擾源和受擾設備之間的耦合和輻射，切斷電磁幹擾的傳播途徑

；第di三san是shi提ti高gao受shou擾rao設she備bei的de抗kang擾rao能neng力li，減jian低di其qi對dui噪zao聲sheng的de敏min感gan度du。目mu前qian抑yi製zhi幹gan擾rao的de幾ji種zhong措cuo施shi基ji本ben上shang都dou是shi用yong切qie斷duan電dian磁ci幹gan擾rao源yuan和he受shou擾rao設she備bei之zhi間jian的de耦ou合he通tong道dao，它ta們men確que是shi行xing之zhi有you效xiao的de辦ban法fa。常chang用yong的de方fang法fa是shi屏ping蔽bi、接地和濾波。

 

采cai用yong屏ping蔽bi技ji術shu可ke以yi有you效xiao地di抑yi製zhi開kai關guan電dian源yuan的de電dian磁ci輻fu射she幹gan擾rao。例li如ru
，功gong率lv開kai關guan管guan和he輸shu出chu二er極ji管guan通tong常chang有you較jiao大da的de功gong率lv損sun耗hao，為wei了le散san熱re往wang往wang需xu要yao安an裝zhuang散san熱re器qi或huo直zhi接jie安an裝zhuang在zai電dian源yuan底di板ban上shang。器qi件jian安an裝zhuang時shi需xu要yao導dao熱re性xing能neng好hao的de絕jue緣yuan片pian進jin行xing絕jue緣yuan，這zhe就jiu使shi器qi件jian與yu底di板ban和he散san熱re器qi之zhi間jian產chan生sheng了le分fen布bu電dian容rong，開kai關guan電dian源yuan的de底di板ban是shi交jiao流liu電dian源yuan的de地di線xian
，因yin而er通tong過guo器qi件jian與yu底di板ban之zhi間jian的de分fen布bu電dian容rong將jiang電dian磁ci幹gan擾rao耦ou合he到dao交jiao流liu輸shu入ru端duan產chan生sheng共gong模mo幹gan擾rao，解jie決jue這zhe個ge問wen題ti的de辦ban法fa是shi采cai用yong兩liang層ceng絕jue緣yuan片pian之zhi間jian夾jia一yi層ceng屏ping蔽bi片pian，並bing把ba屏ping蔽bi片pian接jie到dao直zhi流liu地di上shang，割ge斷duan了le射she頻pin幹gan擾rao向xiang輸shu入ru電dian網wang傳chuan播bo的de途tu徑jing。為wei了le抑yi製zhi開kai關guan電dian源yuan產chan生sheng的de輻fu射she，電dian磁ci幹gan擾rao對dui其qi他ta電dian子zi設she備bei的de影ying響xiang，可ke完wan全quan按an照zhao對dui磁ci場chang屏ping蔽bi的de方fang法fa來lai加jia工gong屏ping蔽bi罩zhao，然ran後hou將jiang整zheng個ge屏ping蔽bi罩zhao與yu係xi統tong的de機ji殼ke和he地di連lian接jie為wei一yi體ti
，就jiu能neng對dui電dian磁ci場chang進jin行xing有you效xiao的de屏ping蔽bi。電dian源yuan某mou些xie部bu分fen與yu大da地di相xiang連lian可ke以yi起qi到dao抑yi製zhi幹gan擾rao的de作zuo用yong。例li如ru，靜jing電dian屏ping蔽bi層ceng接jie地di可ke以yi抑yi製zhi變bian化hua電dian場chang的de幹gan擾rao;電dian磁ci屏ping蔽bi用yong的de導dao體ti原yuan則ze上shang可ke以yi不bu接jie地di
，但dan不bu接jie地di的de屏ping蔽bi導dao體ti時shi常chang增zeng強qiang靜jing電dian耦ou合he而er產chan生sheng所suo謂wei負fu靜jing電dian屏ping蔽bi效xiao應ying
，所suo以yi仍reng以yi接jie地di為wei好hao
，這zhe樣yang使shi電dian磁ci屏ping蔽bi能neng同tong時shi發fa揮hui靜jing電dian屏ping蔽bi的de作zuo用yong。電dian路lu的de公gong共gong參can考kao點dian與yu大da地di相xiang連lian，可ke為wei信xin號hao回hui路lu提ti供gong穩wen定ding的de參can考kao電dian位wei。因yin此ci，係xi統tong中zhong的de安an全quan保bao護hu地di線xian、屏蔽接地線和公共參考地線各自形成接地母線後，最終都與大地相連。

 

zaidianluxitongshejizhongyingzunxunyidianjiedideyuanze，ruguoxingchengduodianjiedi，huichuxianbihedejiedihuanlu，dangcilixianchuanguogaihuilushijiangchanshengciganyingzaosheng，shijishanghennanshixianyidianjiedi。yinci
，weijiangdijiedizukang，xiaochufenbudianrongdeyingxiangercaiqupingmianshihuoduodianjiedi
，liyongyigedaodianpingmian（底板或多層印製板電路的導電平麵層等）作zuo為wei參can考kao地di，需xu要yao接jie地di的de各ge部bu分fen就jiu近jin接jie到dao該gai參can考kao地di上shang。為wei進jin一yi步bu減jian小xiao接jie地di回hui路lu的de壓ya降jiang
，可ke用yong旁pang路lu電dian容rong減jian少shao返fan回hui電dian流liu的de幅fu值zhi。在zai低di頻pin和he高gao頻pin共gong存cun的de電dian路lu係xi統tong中zhong
，應ying分fen別bie將jiang低di頻pin電dian路lu、高頻電路
、功率電路的地線單獨連接後
，再連接到公共參考點上。

 

濾lv波bo是shi抑yi製zhi傳chuan導dao幹gan擾rao的de一yi種zhong很hen好hao的de辦ban法fa。例li如ru，在zai電dian源yuan輸shu入ru端duan接jie上shang濾lv波bo器qi，可ke以yi抑yi製zhi開kai關guan電dian源yuan產chan生sheng並bing向xiang電dian網wang反fan饋kui的de幹gan擾rao，也ye可ke以yi抑yi製zhi來lai自zi電dian網wang的de噪zao聲sheng對dui電dian源yuan本ben身shen的de侵qin害hai。在zai濾lv波bo電dian路lu中zhong
，還hai采cai用yong很hen多duo專zhuan用yong的de濾lv波bo元yuan件jian，如ru穿chuan心xin電dian容rong器qi、三端電容器
、鐵氧體磁環，它們能夠改善電路的濾波特性。恰當地設計或選擇濾波器，並正確地安裝和使用濾波器，是抗幹擾技術的重要組成部分。

 

 

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