小议开关电源电磁干扰机理与抑制措施

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1、小议开关电源电磁干扰机理与抑制措施　　摘要：目前，许多大学及科研单位都进行了开关电源电磁干扰抑制的研究。他们中有些从电磁产生的机理出发，有些从电磁产生的影响出发，都提出了许多实用有价值的方案。本文先分析了开关电源产生电磁干扰的机理，，就目前几种有效的开关电源电磁干扰措施进行了分析比较。　　关键词：开关电源；电磁干扰；抑制措施；耦合　　　　开关电源电磁干扰抑制的目的是使产品在一定的电磁环境下受到电磁干扰时，无性能的下降或故障，能工作正常，同时对电磁环境不构成污染。　　　　一　开关电源电磁干扰的产生机理　　　　开关电源产生的干扰，按噪声干扰源种类来分，

2、可分为尖峰干扰和谐波干扰两种。若按耦合通路来分，可分为传导干扰和辐射干扰两种。现在按噪声干扰源来分别说明；　　　　1、二极管的反向恢复时间引起的干扰　　高频整流回路中的整流二极管正向导通时有较大的正向电流流过，在其受反偏电压而转向截止时，由于pn结中有较多的载流子积累，因而在载流子消失之前的一段时间里，电流会反向流动，致使载流子消失的反向恢复电流急剧减少而发生很大的电流变化(di／dt)。　　　　2　开关管工作时产生的谐波干扰　　功率开关管在导通时流过较大的脉冲电流。例如正激型，推挽型和桥式变换器的输入电流波形在阻性负载时近似为矩形波，其中含有丰富

3、的高次谐波分量。当采用零电流、零电压开关时，这种谐波干扰将会很小。另外，功率开关管在截止期间，高频变压器绕组漏感引起的电流突变，也会产生尖峰干扰。　　　　3　交流输入回路产生的干扰　　无工频变压器的开关电源输入端整流管在反向恢复期间会引起高频衰减振荡产生干扰。　　开关电源产生的尖峰干扰和谐波干扰能量，通过开关电源的输入输出线传播出去而形成的干扰称之为传导干扰；而谐波和寄生振荡的能量，通过输入输出线传播时，都会在空间产生电场和磁场。这种通过电磁辐射产生的干扰称为辐射干扰。　　　　4、其他原因　　元器件的寄生参数，开关电源的原理图设计不够完美，印刷线路

4、板(pcb)走线通常采用手工布置，具有很大的随意性，pcb的近场干扰大，并且印刷板上器件的安装、放置，以及方位的不合理都会造成emi干扰。　　　　二　电磁干扰的相关理论　　　　1、开关电源的主要电磁干扰源　　开关电源中的电磁干扰源主要有开关器件、二极管和非线性无源元件。在开关电源中，印制板布线不当也是引起电磁干扰的一个主要因数。　　　　1.1　开关电路产生的电磁干扰　　对开关电源来说，开关电路产生的电磁干扰是其主要干扰源之一。开关电路是开关电源的核心，主要由开关管和高额变压器组成。他产生的dv／dt具有较大的脉冲，频带较宽且谐波丰富。这种脉冲干扰产

5、生的主要原因是：　　(1)开关管负载为高频变压器初级线圈，是感性负载。在开关导通瞬间，初级线圈产生很大的涌流，并在初级线圈的两端出现较高的浪涌尖峰电压．在开关管断开瞬间，由于初级线圈的漏磁通，致使一部分能量没有从一次线圈传输到二次线圈，储藏在电感中的这部分能量将和集电极电路中的电容、电阻形成带有尖峰的衰减振荡，叠加在关断电压上，形成关断尖峰电压。这种电源电压中断会产生与初级线圈接通时一样的磁化冲击电流瞬变，这个噪声会传导到输入输出端，形成传导干扰，重者有可能击穿开关管。　　(2)脉冲变压器初级线圈，开关管和滤波电容构成的高频开关电流环路可能产生较大

6、的空间辐射，形成辐射干扰，如果电容滤波容量不足或高频特性不好，电容上的高频阻抗会使高频电流以差模方式传导到交流电源中形成传导干扰。　　1.1.2　二极管整流电路产生的电磁干扰　　主电路中整流二极管产生的反向恢复电流的1di／dt1远比续流二极管恢复电流Idi／dtl小得多。作为电磁干扰源来研究，整流二极管反向恢复电流形成的干扰强度大，频带宽。整流二极管产生的电压跳变远小于电源中的功率开关管导通和关断时产生的电压跳变。因此，不计整流二极管产生的Idv／dtI和Idi／dtl的影响，而把整流电路当成电磁干扰耦合通道的一部分来研究也是可以的。　　　　2、

7、开关电源电磁干扰的耦合通道　　开关电源通过耦合通道对自身产生干扰。通常多采用差模和共模干扰加以分析。　　“共模干扰”是指干扰大小和方向一致，其存在于电源任何一相对大地，或中线对大地间。共模干扰也称纵模干扰、不对称干扰或接地干扰。是载流体与大地之间的干扰。　　“差模干扰”是指干扰大小相等，方向相反，其存在于电源相线与中线之间。差模干扰也称常模干扰、横模干扰或对称干扰。·这是载流体之间的干扰。　　共模干扰说明了干扰是由辐射或串扰耦合到电路中的。而差模干扰则说明了干扰是源于同一条电路的。通常这两种干扰是同时存在的，由于线路阻抗的不平衡，两种干扰在传输中还

8、会互相转化．所以情况非常复杂。　　　　三　抑制干扰的几种措施　　　　形成电磁干扰的三要素是干扰源、传播途径和受扰设备。因而