但是開關電源瞬態響應較差、易產生電磁幹擾

，且EMI信號占有很寬的頻率範圍，並具有一定的幅度。這些EMI信號經過傳導和輻射方式汙染電磁環境
，對通信設備和電子儀器造成幹擾，因而在一定程度上限製了開關電源的使用。

 

 

電磁幹擾 (EMI，Electromagneticlnterference)是一種電子係統或分係統受非預期的電磁擾動造成的性能損害。它由三個基本要素組成:幹擾源，即產生電磁幹擾能量的設備;藕合途徑

，即傳輸電磁幹擾的通路或媒介;敏感設備

，即受電磁幹擾而被損害的器件、設備


、分係統或係統。基於此
，控製電磁幹擾的基本措施就是:抑製幹擾源、切斷禍合途徑及降低敏感設備對幹擾的響應或增加電磁敏感性電平。

 

根據開關電源工作原理知:開(kai)關(guan)電(dian)源(yuan)首(shou)先(xian)將(jiang)工(gong)頻(pin)交(jiao)流(liu)電(dian)整(zheng)流(liu)為(wei)直(zhi)流(liu)電(dian)

，再(zai)逆(ni)變(bian)為(wei)高(gao)頻(pin)交(jiao)流(liu)電(dian)

，最(zui)後(hou)經(jing)過(guo)整(zheng)流(liu)濾(lv)波(bo)輸(shu)出(chu)

，得(de)到(dao)穩(wen)定(ding)的(de)直(zhi)流(liu)電(dian)壓(ya)。在(zai)電(dian)路(lu)中(zhong)，功(gong)率(lv)三(san)極(ji)管(guan)、二極管主要工作在開關管狀態，且工作在微秒量級;三極管、二極管在開一閉翻轉過程中，在上升
、下降時間內電流變化大、易產生射頻能量
，形成幹擾源。同時，由於變壓器的漏感和輸出二極管的反向恢複電流造成的尖峰，也會形成潛在的電磁幹擾。

 

開關電源通常工作在高頻狀態，頻率在02 kHzyishang，yinerqifenbudianrongbukehulve。yifangmiansanrepianyukaiguanguandejidianjijiandejueyuanpian
，youyuqijiechumianjijiaoda，jueyuanpianjiaobo，yinci，liangzhejiandefenbudianrongzaigaopinshibunenghulve，gaopindianliuhuitongguofenbudianrongliudaosanrepianshang，zailiudaojikedi，chanshenggongmoqianrao;lingyifangmianmaichongbianyaqidechucijizhijiancunzaizhefenbudianrong，kejiangchujiraozudianyazhijiehuohedaocijiraozushang
，zaicijiraozuzuozhiliushuchudeliangtiaodianyuanxianshangchanshenggongmoganrao。

 

因此 ， 開關電源中的幹擾源主要集中在電壓、電流變化大，如開關管
、二極管、高頻變壓器等元件
，以及交流輸人、整流輸出電路部分。

 

 

通常開關電源EMI控製主要采用濾波技術、屏蔽技術、密封技術、接地技術等。EMI幹擾按傳播途徑分為傳導幹擾和輻射幹擾。開關電源主要是傳導幹擾，且頻率範圍最寬，約為10kHz一30MHz。抑製傳導幹擾的對策基本上10kHz一150kHz、150kHz一10MHz、10MHz以上三個頻段來解決。10kHz一150kHz範圍內主要是常態幹擾，一般采用通用LC濾波器來解決。150kHz一10 MHz範圍內主要是共模幹擾
，通常采用共模抑製濾波器來解決。10MHz以上頻段的對策是改進濾波器的外形以及采取電磁屏蔽措施。

 

 

通常幹擾電流在導線上傳輸時有兩種方式:共模方式和差模方式。共模幹擾是載流體與大地之間的幹擾:幹擾大小和方向一致
，存在於電源任何一相對大地
、或中線對大地間

，主要是由du/dt產生的
，di/dt也產生一定的共模幹擾。而差模幹擾是載流體之間的幹擾:幹擾大小相等、方向相反
，存在於電源相線與中線及相線與相線之間。幹擾電流在導線上傳輸時既可以共模方式出現，也可以差模方式出現;但共模幹擾電流隻有變成差模幹擾電流後，才能對有用信號構成幹擾。

 

交流電源輸人線上存在以上兩種幹擾
，通常為低頻段差模幹擾和高頻段共模幹擾。在一般情況下差模幹擾幅度小、頻率低、造成的幹擾小;共模幹擾幅度大
、頻率高，還可以通過導線產生輻射，造成的幹擾較大。若在交流電源輸人端采用適當的EMI濾波器，則可有效地抑製電磁幹擾。電源線EMI濾波器基本原理如圖1所示
，其中差模電容C1、C2用來短路差模幹擾電流，而中間連線接地電容C3
、C4zeyonglaiduanlugongmoganraodianliu。gongmoeliuquanshiyoulianggudengcubingqieantongfangxiangraozhizaiyigecixinshangdexianquanzucheng。ruguolianggexianquanzhijiandeciouhefeichangjinmi
，namelouganjiuhuihenxiao

，zaidianyuanxianpinlvfanweineicha

 

模電抗將會變得很小;當dang負fu載zai電dian流liu流liu過guo共gong模mo扼e流liu圈quan時shi

，串chuan聯lian在zai相xiang線xian上shang的de線xian圈quan所suo產chan生sheng的de磁ci力li線xian和he串chuan聯lian在zai中zhong線xian上shang線xian圈quan所suo產chan生sheng的de磁ci力li線xian方fang向xiang相xiang反fan
，它ta們men在zai磁ci芯xin中zhong相xiang互hu抵di消xiao。因yin此ci即ji使shi在zai大da負fu載zai電dian流liu的de情qing況kuang下xia，磁ci芯xin也ye不bu會hui飽bao和he。而er對dui於yu共gong模mo幹gan擾rao電dian流liu，兩liang個ge線xian圈quan產chan生sheng的de磁ci場chang是shi同tong方fang向xiang的de，會hui呈cheng現xian較jiao大da電dian感gan，從cong而er起qi到dao衰shuai減jian共gong模mo幹gan擾rao信xin號hao的de作zuo用yong。這zhe裏li共gong模mo扼e流liu圈quan要yao采cai用yong導dao磁ci率lv高gao、頻率特性較佳的鐵氧體磁性材料。

 

圖1 電源線濾波器基本電路圖

 

 

開關 管 或 二極管在開通和關斷過程中，由於存在變壓器漏感和線路電感，二極管存儲電容和分布電容，容易在開關管集電極、發射極兩端和二極管上產生尖峰電壓。通常情況下采用RC/RCD吸收回路，RCD浪湧電壓吸收回路如圖2所示。

 

圖2 RCD浪湧電壓吸收回路

 

dangxishouhuilushangdedianyachaoguoyidingfudushi，geqijianxunsudaotong，congerjianglangyongnengliangxiefangdiao，tongshijianglangyongdianyaxianzhizaiyidingdefudu。zaikaiguanguanjidianjiheshuchuerjiguandezhengjiyinxianshangchuanjiekebaohecixinxianquanhuoweijingcizhu，caizhiyibanweigu(Co)，當通過正常電流時磁芯飽和，電感量很小。一旦電流要反向流過時，它將產生很大的反電勢，這樣就能有效地抑製二極管VD的反向浪湧電流。

 

 

頻pin率lv控kong製zhi技ji術shu是shi基ji於yu開kai關guan幹gan擾rao的de能neng量liang主zhu要yao集ji中zhong在zai特te定ding的de頻pin率lv上shang，並bing具ju有you較jiao大da的de頻pin譜pu峰feng值zhi。如ru果guo能neng將jiang這zhe些xie能neng量liang分fen散san在zai較jiao寬kuan的de頻pin帶dai上shang，則ze可ke以yi達da到dao降jiang低di於yu擾rao頻pin譜pu峰feng值zhi的de目mu的de。通tong常chang有you兩liang種zhong處chu理li方fang法fa:隨機頻率法和調製頻率法。

 

隨sui機ji頻pin率lv法fa是shi在zai電dian路lu開kai關guan間jian隔ge中zhong加jia人ren一yi個ge隨sui機ji擾rao動dong分fen量liang，使shi開kai關guan幹gan擾rao能neng量liang分fen散san在zai一yi定ding範fan圍wei的de頻pin帶dai中zhong。研yan究jiu表biao明ming，開kai關guan幹gan擾rao頻pin譜pu由you原yuan來lai離li散san的de尖jian峰feng脈mai衝chong幹gan擾rao變bian成cheng連lian續xu分fen布bu幹gan擾rao，其qi峰feng值zhi大da大da下xia降jiang。

 

調製頻率法是在鋸齒波中加人調製波(白噪聲)
，在zai產chan生sheng幹gan擾rao的de離li散san頻pin段duan周zhou圍wei形xing成cheng邊bian頻pin帶dai，將jiang幹gan擾rao的de離li散san頻pin帶dai調tiao製zhi展zhan開kai成cheng一yi個ge分fen布bu頻pin帶dai。這zhe樣yang

，幹gan擾rao能neng量liang就jiu分fen散san到dao這zhe些xie分fen布bu頻pin段duan上shang。在zai不bu影ying響xiang變bian換huan器qi工gong作zuo特te性xing的de情qing況kuang下xia，這zhe種zhong控kong製zhi方fang法fa可ke以yi很hen好hao地di抑yi製zhi開kai通tong
、關斷時的幹擾。

 

 

開關電源的幹擾之一是來自功率開關管通/斷時的du/dt
，因此

，減小功率開關管通/斷的du/dt是抑製開關電源幹擾的一項重要措施。而軟開關技術可以減小開關管通/斷的du/dt。

 

如果 在 開 關電路的基礎上增加一個很小的電感、電容等諧振元件就構成輔助網絡。在開關過程前後引人諧振過程，使開關開通前電壓先降為零，這樣就可以消除開通過程中電壓
、電流重疊的現象，降低、甚至消除開關損耗和幹擾，這種電路稱為軟開關電路。

 

根據上述原理可以采用兩種方法，即在開關關斷前使其電流為零
，則開關關斷時就不會產生損耗和幹擾，這種關斷方式稱為零電流關斷;或(huo)在(zai)開(kai)關(guan)開(kai)通(tong)前(qian)使(shi)其(qi)電(dian)壓(ya)為(wei)零(ling)，則(ze)開(kai)關(guan)開(kai)通(tong)時(shi)也(ye)不(bu)會(hui)產(chan)生(sheng)損(sun)耗(hao)和(he)幹(gan)擾(rao)

，這(zhe)種(zhong)開(kai)通(tong)方(fang)式(shi)稱(cheng)為(wei)零(ling)電(dian)壓(ya)開(kai)通(tong)。在(zai)很(hen)多(duo)情(qing)況(kuang)下(xia)，不(bu)再(zai)指(zhi)出(chu)開(kai)通(tong)或(huo)關(guan)斷(duan)
，僅(jin)稱(cheng)零(ling)電(dian)流(liu)開(kai)關(guan)和(he)零(ling)電(dian)壓(ya)開(kai)關(guan)，基(ji)本(ben)電(dian)路(lu)如(ru)圖(tu)3和圖4所示。

 

圖3 零電壓開關諧振電路

 

圖4 零電流開關諧振電路

 

通常采用軟開關電路控製技術，結合合理的元器件布局及印製電路板布線、接地技術

，對開關電源的EMI幹擾具有一定的改善作用。

 

 

一yi般ban采cai用yong電dian磁ci屏ping蔽bi措cuo施shi都dou能neng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。開kai關guan電dian源yuan的de屏ping蔽bi措cuo施shi主zhu要yao是shi針zhen對dui開kai關guan管guan和he高gao頻pin變bian壓ya器qi而er言yan。開kai關guan管guan工gong作zuo時shi產chan生sheng大da量liang的de熱re量liang，需xu要yao給gei它ta裝zhuang散san熱re片pian
，從cong而er使shi開kai關guan管guan的de集ji電dian極ji與yu散san熱re片pian間jian產chan生sheng較jiao大da的de分fen布bu電dian容rong。因yin此ci
，在zai開kai關guan管guan的de集ji電dian極ji與yu散san熱re片pian間jian放fang置zhi絕jue緣yuan屏ping蔽bi金jin屬shu層ceng，並bing且qie散san熱re片pian接jie機ji殼ke地di，金jin屬shu層ceng接jie到dao熱re端duan零ling電dian位wei

，減jian小xiao集ji電dian極ji與yu散san熱re片pian間jian藕ou合he電dian容rong
，從cong而er減jian小xiao散san熱re片pian產chan生sheng的de輻fu射she幹gan擾rao。針zhen對dui高gao頻pin變bian壓ya器qi
，首shou先xian應ying根gen據ju導dao磁ci體ti屏ping蔽bi性xing質zhi來lai選xuan擇ze導dao磁ci體ti結jie構gou

，如ru用yong罐guan型xing鐵tie芯xin和heEl型xing鐵tie芯xin，則ze導dao磁ci體ti的de屏ping蔽bi效xiao果guo很hen好hao。變bian壓ya器qi外wai加jia屏ping蔽bi時shi，屏ping蔽bi盒he不bu應ying緊jin貼tie在zai變bian壓ya器qi外wai麵mian，應ying留liu有you一yi定ding的de氣qi隙xi。如ru采cai用yong有you氣qi隙xi的de多duo層ceng屏ping蔽bi物wu時shi，所suo得de的de屏ping蔽bi效xiao果guo會hui更geng好hao。另ling外wai
，在zai高gao頻pin變bian壓ya器qi中zhong
，常chang常chang需xu要yao消xiao除chu初chu、cijixianquanjiandefenbudianrong

，keyanzhexianquandequanchang
，zaixianquanjiandianshangtongbozhichengdekailudaihuan，yijianxiaotamenzhijiandehuohe
，zhegekailudaihuanjiyubianyaqidetiexinlianjie
，youyudianyuandedilianjie
，qidaojingdianpingbizuoyong。ruguotiaojianyunxu，duizhenggekaiguandianyuanjiazhuangpingbizhao，nayangjiuhuigenghaodiyizhifusheganrao。

 

 

隨著開關電源的體積越來越小、功率密度越來越大
，EMI控製問題成為開關電源穩定性的一個關鍵因素。由上述分析可知，采用EMI濾波技術
、屏蔽技術、密封技術及接地技術等，可以有效地抑製

、消除幹擾源及受擾設備之間的禍合和輻射
，切斷電磁幹擾的傳播途徑
，從而提高開關電源的電磁兼容性。

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