中心議題：

• 幾種電磁幹擾類型的抑製方法

解決方案：

• 振鈴電壓抑製方法介紹
  
• 傳導幹擾信號抑製方法介紹
  
• 輻射幹擾信號抑製方法介紹
  
• 對高壓的靜電的消除方法
  

對振鈴電壓的抑製
由於變壓器的初級有漏感，當電源開關管V1由(you)飽(bao)和(he)導(dao)通(tong)到(dao)截(jie)止(zhi)關(guan)斷(duan)時(shi)會(hui)產(chan)生(sheng)反(fan)電(dian)動(dong)勢(shi)，反(fan)電(dian)動(dong)勢(shi)又(you)會(hui)對(dui)變(bian)壓(ya)器(qi)初(chu)級(ji)線(xian)圈(quan)的(de)分(fen)布(bu)電(dian)容(rong)進(jin)行(xing)充(chong)放(fang)電(dian)
，從(cong)而(er)產(chan)生(sheng)阻(zu)尼(ni)振(zhen)蕩(dang)，即(ji)產(chan)生(sheng)振(zhen)鈴(ling)，如(ru)圖(tu)4所(suo)示(shi)。變(bian)壓(ya)器(qi)初(chu)級(ji)漏(lou)感(gan)產(chan)生(sheng)反(fan)電(dian)動(dong)勢(shi)的(de)電(dian)壓(ya)幅(fu)度(du)一(yi)般(ban)都(dou)很(hen)高(gao)

，其(qi)能(neng)量(liang)也(ye)很(hen)大(da)，如(ru)不(bu)采(cai)取(qu)保(bao)護(hu)措(cuo)施(shi)
，反(fan)電(dian)動(dong)勢(shi)一(yi)般(ban)都(dou)會(hui)把(ba)電(dian)源(yuan)開(kai)關(guan)管(guan)擊(ji)穿(chuan)，同(tong)時(shi)反(fan)電(dian)動(dong)勢(shi)產(chan)生(sheng)的(de)阻(zu)尼(ni)振(zhen)蕩(dang)還(hai)會(hui)產(chan)生(sheng)很(hen)強(qiang)的(de)電(dian)磁(ci)輻(fu)射(she)，不(bu)但(dan)對(dui)機(ji)器(qi)本(ben)身(shen)造(zao)成(cheng)嚴(yan)重(zhong)幹(gan)擾(rao)，對(dui)機(ji)器(qi)周(zhou)邊(bian)環(huan)境(jing)也(ye)會(hui)產(chan)生(sheng)嚴(yan)重(zhong)的(de)電(dian)磁(ci)幹(gan)擾(rao)。

圖2 中的D1、R2
、C6 是抑製反電動勢和振鈴電壓幅度的有效電路
，當變壓器初級漏感產生反電動勢時，反電動勢通過二極管D1對電容器C6進行充電，相當於電容器把反電動勢的能量吸收掉

，從而降低了反電動勢和振鈴電壓的幅度。電容器C6充滿電後，又會通過R2放電，正確選擇RC放電的時間常數，使電容器在下次充電時的剩餘電壓剛好等於方波電壓的幅度，此時電源的工作效率最高。



對傳導幹擾信號的抑製
圖1 中，當電源開關管V1導通或者關斷時，在電容器C5
、變壓器T1的初級和電源開關管V1 組成的電路中會產生脈動直流i1，如果把此電流回路看成是一個“變壓器”的“初級線圈”，由於電流i1 的變化速率很高，它在“初級線圈”中產生的電磁感應，也會對周圍電路產生電磁感應
，我們可以把周圍電路都看成是同一“變壓器”的多個“次級線圈”
，同時變壓器T1 的漏感也同樣對各個“次級線圈”產生感應作用，因此電流i1 通過電磁感應
，在每個“次級線圈”中都會產生的感應電流，我們分別把它們記為i2、i3、i4 •••。

其中i2 和i3 是差模幹擾信號，它們可以通過兩根電源線傳導到電網的其它線路之中和幹擾其它電子設備
；i4 是共模幹擾信號，它是電流i1 huilutongguodianciganyingqitadianluyudadihuojikezuchengdehuiluchanshengde，bingqieqitadianluyudadihuojikeshitongguodianrongouhegouchenghuilude
，gongmoganraoxinhaokeyitongguodianyuanxianyudadichuandaodaodianwangqitaxianluzhizhongheganraoqitadianzishebei。

與電源開關管V1的集電極相連的電路，也是產生共模幹擾信號的主要原因，因為在整個開關電源電路中
，數電源開關管V1 集電極的電位最高，最高可達600V 以上，其它電路的電位都比它低，因此電源開關管V1的集電極與其它電路（也包括電源輸入端的引線）之間存在很強的電場，在電場的作用下，電路會產生位移電流，這個位移電流基本屬於共模幹擾信號。
圖2 中的電容器C1、C2和差模電感器L1 對i1
、i2 和i3 差模幹擾信號有很強的抑製能力。由於C1、C2 在電源線拔出時還會帶電，容易觸電傷人，所以在電源輸入的兩端要接一個放電電阻R1。

對共模幹擾信號i4 要進行完全抑製，一般很困難，特別是沒有金屬機殼屏蔽的情況下，因為在感應產生共模幹擾信號的回路中
，其中的一個“元器件”是線路板與大地之間的等效電容，此“元器件”的數值一般是不穩定的
，進行設計時對指標要留有足夠的餘量。圖2 中L2 和C3、C4是共模幹擾信號抑製電路器件，在輸入功率較大的電路中，L2 一般要用兩個，甚至三個，其中一個多為環形磁心電感。

根據上麵分析，產生電磁幹擾的原因主要是i1 流過的主要回路，這個回路主要由電容器C5、變壓器T1初級和電源開關管V1組成，根據電磁感應原理，這個回路產生的感應電動勢為：


式中e為感應電動勢
，ψ 為磁通量，S 電流回路的麵積，B為磁感應密度
，其值與電流強度成正比

，dt/dy為磁通變化率。由此可見，感應電動勢與電流回路的麵積成正比。因此要減少電磁幹擾
，首先是要設法減小電流回路的麵積，特別是i1 dianliuliuguodehuilumianji。lingwai，weilejianshaobianyaqilouganduizhouweidianluchanshengdianciganyingdeyingxiang
，yifangmianyaoqiubianyaqidelouganyaozuodexiao
，lingyifangmianyidingyaozaibianyaqidewaiweibaoyicengbotongpi
，yigouchengyigedizukangduanluxianquan
，balouganchanshengdeganyingnengliangtongguowoliusunhaodiao。

對輻射幹擾信號的抑製
電dian磁ci輻fu射she幹gan擾rao也ye是shi通tong過guo電dian磁ci感gan應ying的de方fang式shi，由you帶dai電dian體ti或huo電dian流liu回hui路lu及ji磁ci感gan應ying回hui路lu對dui外wai產chan生sheng電dian磁ci輻fu射she的de。任ren何he一yi根gen導dao體ti都dou可ke以yi看kan成cheng是shi一yi根gen電dian磁ci感gan應ying天tian線xian，任ren何he一yi個ge電dian流liu回hui路lu都dou可ke以yi看kan成cheng是shi一yi個ge環huan形xing天tian線xian
，電dian感gan線xian圈quan和he變bian壓ya器qi漏lou感gan也ye是shi電dian磁ci感gan應ying輻fu射she的de重zhong要yao器qi件jian。要yao想xiang完wan全quan抑yi製zhi電dian磁ci輻fu射she是shi不bu可ke能neng的de，但dan通tong過guo對dui電dian路lu進jin行xing合he理li設she計ji
，或huo者zhe采cai取qu部bu分fen屏ping蔽bi措cuo施shi，可ke以yi大da大da減jian輕qing電dian磁ci幹gan擾rao的de輻fu射she。例li如ru

，盡jin量liang縮suo短duan電dian路lu引yin線xian的de長chang度du和he減jian小xiao電dian流liu回hui路lu的de麵mian積ji，是shi減jian小xiao電dian磁ci輻fu射she的de有you效xiao方fang法fa；正(zheng)確(que)使(shi)用(yong)儲(chu)能(neng)濾(lv)波(bo)電(dian)容(rong)，把(ba)儲(chu)能(neng)濾(lv)波(bo)電(dian)容(rong)盡(jin)量(liang)近(jin)地(di)安(an)裝(zhuang)在(zai)有(you)源(yuan)器(qi)件(jian)電(dian)源(yuan)引(yin)線(xian)的(de)兩(liang)端(duan)
，每(mei)個(ge)有(you)源(yuan)器(qi)件(jian)獨(du)立(li)供(gong)電(dian)
，或(huo)單(dan)獨(du)用(yong)一(yi)個(ge)儲(chu)能(neng)濾(lv)波(bo)電(dian)容(rong)供(gong)電(dian)（充滿電的電容可以看成是一個獨立電源），防止各電路中的有源器件（放大器）通過電源線和地線產生串擾；把ba電dian源yuan引yin線xian的de地di和he信xin號hao源yuan的de地di嚴yan格ge分fen開kai
，或huo對dui信xin號hao引yin線xian采cai取qu雙shuang線xian並bing行xing對dui中zhong交jiao叉cha的de方fang法fa，讓rang幹gan擾rao信xin號hao互hu相xiang抵di消xiao，也ye是shi一yi種zhong減jian小xiao電dian磁ci輻fu射she的de有you效xiao方fang法fa；liyongsanrepianyekeyiduidianciganraojinxingjubupingbi，duixinhaoyinxianhaikeyicaiqushuangdixianbingxingpingbidefangfa，rangxinhaoxianjiazailiangtiaopingxingdixiandezhongjian，zhexiangdangyushuanghuilu，ganraoxinhaoyehuihuxiangdixiao，pingbixiaoguofeichangxianzhu；機器或敏感器件采用金屬外殼是最好的屏蔽電磁幹擾方法
，但非金屬外殼也可以噴塗導電材料（如石墨）進行電磁幹擾屏蔽。

對高壓的靜電的消除
圖1 中，如果輸出電壓高於1000V
，必須考慮靜電消除。雖然大多數的開關電源都采取變壓器進行“冷熱地”隔離，由於“熱地”，也叫“初級地”

，通過電網可構成回路，當人體觸到“初級地”的時候會“觸電”，所以人們都把“初級地”叫做“熱地”，表示不能觸摸的意思。而“冷地”也叫“次級地”
，盡管電壓很高，但它與大地不構成回路，當人體接觸到“次級地”的時候不會“觸電”，因此，人們都把“次級地”叫做“冷地”，表示可以觸摸的意思。但不管是“冷地”或者是“熱地”，其對大地的電位差都不可能是零，即還是會帶電。如彩色電視機中的開關電源，“熱地”對大地的電位差大約有400VP-P（峰峰值），“冷地”對大地的電位差大約有1500VP-P（峰峰值）。

“熱地”帶電大家比較好理解，而“冷地”帶電一般人是難以理解的。那麼“冷地”帶電這個電壓是怎樣產生的呢？這個電壓是由變壓器次級產生的，雖然變壓器次級的一端與“冷地”連接，但真正的零電位是在變壓器次級線圈的中心，或整流輸出濾波電容器介質的中間。這一點我們稱為電源的“浮地”，即它為零電位，但又不與大地相連。由此可知“冷地”帶電的電壓正好等於輸出電壓的一半，如電視機顯像管的高壓陽極需要大約3 萬伏的高壓，真正的零電位是在高壓濾波電容（顯像管石墨層之間的電容）的中間，或高壓包的中間抽頭處
，由此可以求出電視機中的冷地與地之間的電壓（靜電）大約為15000V。同理，“熱地”回路的“浮地”是在儲能濾波電容器C5 的中間

，所以“熱地”正常帶電電壓應為整流輸出電壓的一半，約為200 VP（峰值），如把開關管導通或截止時產生的反電動勢也疊加在其之上，大約有400VP-P（峰峰值）。

圖2 中的R3 就是用來降低冷地與大地之間靜電電壓的，C8 的作用是降低“冷熱”地之間的動態電阻。一般數字電路IC 的耐壓都很低，如果“冷地”帶電的電壓很高
，通過靜電感應，或人體觸摸，很容易就會把IC 擊穿。順便指出，“冷地”帶電是屬於靜電的範疇，它隻相當於對一個小電容充電
，這個小電容的一端是大地
，另一端是“冷地”，電容量相當於“冷地”對大地之間的等效電容。另外

，圖2 中的C1、C2、C3、C4

、C8、R1

、R8、T1屬於安全器件，使用時要注意安全要求。

結束語
電磁兼容設計在我國是一門很嶄新的科學，電磁兼容性EMC 的相關標準還很不完善
，很多
測試方法或定量分析還需要人們進一步去摸索和探討，很多新的電磁兼容性EMC 設she計ji理li論lun還hai需xu人ren們men去qu創chuang立li。本ben文wen所suo涉she及ji的de一yi些xie電dian磁ci兼jian容rong設she計ji的de知zhi識shi極ji為wei膚fu淺qian，內nei容rong隻zhi是shi冰bing山shan一yi角jiao，希xi望wang我wo國guo的de科ke學xue工gong作zuo者zhe和he工gong程cheng技ji術shu人ren員yuan

，在zai這zhe一yi方fang麵mian能neng夠gou趕gan超chao世shi界jie水shui平ping
，多duo為wei國guo家jia作zuo貢gong獻xian。

EMC常用標準：
EMC 通用係列標準：IEC61000-4-X
工業環境抗擾度通用標準：EN50082-2
脈衝電流諧波測試標準：IEC61000-3-2
交流電源閃爍測試標準：IEC61000-3-3

常見縮略語：
● ECD（Electric circuit design）：電路設計
● EMC（Electromagnetic Compatibility）：電磁兼容性
● EMCD（Electromagnetic Compatibility design）：電磁兼容設計
● EMI（Electromagnetic Interference）：電磁幹擾
● PFC（Power Factor corrector）：功率因素矯正
● EMS（Electromagnetic Susceptibility）：電磁抗擾度
● CISPR：國際無線電幹擾特別委員會
● IEC（International Electromagnetic Commission）：國際電工委員會
● EUT（Equipment Under Test ）受試設備
● FCC（Federal Communication Commission）聯邦通信委員會
● CE（Conformite′ Europe′ene"）歐盟

編後記：這是陶顯芳老師2004年寫的一篇文章
，建議網友和電子元件技術網上另一篇陶老師的文章（陶老師談電磁輻射與電磁兼容)對照閱讀。有任何問題也可在電子元件技術網上陶老師主持的“電子係統電磁兼容與電路保護”論壇裏提問和陶老師交流。