开关电源的电磁兼容性及抗电磁干扰设计

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1、开关电源的电磁兼容性及抗电磁干扰设计DesignofEMCandAnti-EMIonSPS尹文新供稿摘要：开关电源工作在复杂的电磁场环境中，如内部的功率器件、设备或器件之间的连接线、外部电网等都会对开关电源产生电磁干扰；同时，开关电源电路产生的谐波和辐射也会对其它设备和电网供电造成干扰，所以，对开关电源要限制由负载线、电源线产生的传导干扰、由辐射传播的电磁场干扰，使存在于同一电磁环境中的设备都可以正常工作，互不产生影响。开关电源的抗电磁干扰措施，一般是采用滤波、屏蔽、接地等技术，使开关电源的电磁干扰状况控制在其标准规

2、定的范围之内。关键词：开关电源(SPS)，电磁兼容性(EMC)，电磁干扰(EMI)，标准，滤波，屏蔽中图分类号：TN86文献标识码：B文章编号：1606-7517(2015)02-5-125O>ఎਈ࢟Ꮞࡼ࢟ࠟରྏቶᆰᄌ研究电磁兼容性及制定相关标准的工作，可以追溯到上世纪三十年代。1934年，国际电工委员会(IEC)下属的电磁兼容是指电子电气设备在有限的空间、时间和国际无线电干扰特别委员会(CISPR)就是一个电磁兼容性频谱范围内正常工作的能力。电磁兼容通常包括电磁骚扰标准化组，其设有6个分会，他们负责制订了有关电磁干

3、(EMD)和电磁敏感(EMS)两个方面的内容。电磁骚扰是指扰测量接收机及测量方法的标准，如CISPR16《无线电干电气设备向外发出电磁噪声，电磁敏感是指电气产品抵制扰和抗干扰测量设备规范》对电磁兼容性测量接收机、辅外来电磁骚扰的能力。电磁兼容性能良好的电子电气设备，助设备的性能以及校准方法给出了详细的要求与规定；应该是既不受周围电磁环境影响，也不会对周围的电子电CISPR17《无线电干扰滤波器及抑制元件的抑制特性测量》气设备产生电磁噪音骚扰。中规定了滤波器的测量方法，等等，不一一列举。开关电源因具有体积小、重量轻、效

4、率高、工作可靠近几年中，IEC更出版了大量的基础电磁兼容性标准，以及可远程监控等优点，被广泛应用于多领域，而在多种其中最有影响的是IEC61000系列标准。它规定电子电气应用场合，特别是通讯设备的应用，要求其具有很好的电设备的雷击、浪涌、静电放电、电流谐波、电压跌落、电磁兼容性能，如对浪涌、电网电压波动的适应能力，对静电、压瞬变及短时中断⋯⋯，由射频电磁场引起的传导干扰抗电场、磁场及电磁波等的抗干扰能力。所以，在开关电源扰度、传导干扰及辐射干扰等的电磁兼容性要求。美、德的设计中，电磁兼容性是个非常重要的课题。等国家都

5、对通讯设备的电磁兼容性制定了要求。我国采用P>ਪดਪଔᎌਈ࢟ࠟରྏቶࡼजਖᎧܪᓰ引进、消化、吸收的办法，也制订了一系列标准。电子电气设备工作在非常复杂的电磁环境中，要彻底电磁干扰是个由来已久的问题，后来逐步形成综合性消除设备从外来的电磁干扰和其自身对外部的一切电磁干科学研究课题，为各国科技界重视，足可以说明其重要性。扰是不可能的，只能通过制定设备与设备之间允许产生的归纳起来，EMC法规具有以下重要意义：①使电子设备可电磁干扰大小与抵抗电磁干扰的能力之标准，才能使电子靠地工作，既不受外界电磁干扰的影响，也不影响其它设电

6、气设备及系统之间达到电磁兼容的要求。现在，国内国备的正常运行；②电磁兼容是全球性课题，必须有国际化际制定了许多电磁兼容性标准，以此规范了电子电气设备的规范；③为了人身的安全和相关设备材料的安全。因为电磁兼容性的约束条件。超过一定量值的电磁波会伤害人体器官，或与某些设备的2015.02·磁性元件与电源125电路感应耦合引发爆炸；④为当代和未来战争的需要。源的输入端整流管，在反向恢复期间会引起高频衰减振荡而产生干扰。开关电源产生的尖峰干扰和谐波干扰能量，Q>ఎਈ࢟Ꮞ࢟ࠟରྏቶᆰᄌࡼᏇᎅ通过开关电源的输入、输出线传播出去而

7、形成的干扰称其开关电源的EMC状况见图1所示。由图可见，电磁为传导干扰，而谐波和寄生振荡的能量通过输入、输出线兼容有三个要素：干扰源、传播途径和受干扰体。开关电传播时，都会在空间产生电、磁场。这种通过电磁辐射产源工作在通断状态下，这就会引发复杂的电磁兼容性问题，生的干扰称之为辐射干扰。所以，我们将从开关电源的组成结构来探究EMC问题。d.产生EMI还有一些其他因素，如电子元器件的寄生参数，印刷电路板(PCB)布线的随意性，电路设计的不够完善合理等等，其中PCB产生的近场干扰尤为突出，因为印刷电路板上放置、安装元件的位

8、置、方向、高低等结构因素都会造成EMI。另外，输入输出电源线布线的不合规范，检测电路设计不合理等因素都会导致系统工作不稳定，或降低对静电放电、快速瞬变脉冲群、雷击、浪涌及传导干扰、辐射干扰及辐射电磁场的抗干扰能力。以上叙述了EMC的一般原由，但在具体解决电子设图1开关电源的EMI类型备的EMI时，需要进行具体的分析，得有明确的认识。例如，某探测