开关电源的电磁兼容技术

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1、开关电源的电磁兼容技术ElectromagneticCompatibilityTechnologyofSwitching-ModePowerSupply姓名：班级：学号：邮箱：@163.com2014.12开关电源的电磁兼容技术摘要：本文介绍了开关电源电磁技术及电磁干扰的产生原因，针对这些原因综述了开关电源的电磁干扰控制技术。关键词：开关电源；电磁兼容(EMC)；电磁干扰(EMI）1概述电磁兼容（EMC，ElectromagneticCompatibility）是设备或系统在某种电磁环境中能正常工作且不对该环境中任何事物构成不能承受的电磁骚扰的能力，即在不损失

2、有用信号所包括的信息条件下，信号和干扰共存的能力，就是使电子设备在复杂的电磁环境中能够正常工作互不干扰的技术，同时，它也是不对周围环境造成电磁污染的能力。电磁兼容技术是一门新兴学科，主要是为了解决实践中广泛存在的电磁干扰问题。电源是电子设备的重要组成部分，电源设备的供电质量及其可靠性直接影响到整个电子设备的质量。随着晶体管、可控硅整流器的相继问世，电源技术不断发展创新，尤其是开关电源发展非常迅速。开关电源因具有功耗小、效率高、体积小、重量轻、工作安全可靠稳定以及稳压范围宽等优点，而被广泛应用于计算机、通信、电子仪器、工业自动控制、国防及家用电器等领域。但是开关

3、电源瞬态响应较差、易产生电磁干扰（EMI，ElectromagneticInterference），且EMI信号占有很宽的频率范围，并具有一定的幅度，这些EMI信号经过传导和辐射方式污染电磁环境，对通信设备和电子仪器造成干扰，在一定程度上限制了开关电源的使用因此，针对开关电源的电磁兼容问题作专门探讨很有必要。2开关电源产生电磁干扰的原因开关电源首先将工频交流整流为直流，再逆变为高频，最后经过整流滤波电路输出，得到稳定的直流电压，因此自身含有大量的谐波干扰。同时，由于变压器的漏感和输出二极管的反向恢复电流造成的尖峰，都形成了潜在的电磁干扰。开关电源中的干扰源主要

4、集中在电压、电流变化大的元器件上，突出表现在开关管、二极管、高频变压器等上。2.1开关电路产生的电磁干扰开关电路是开关电源的主要干扰源之一。开关电路是开关电源的核心，主要由开关管和高频变压器组成。它产生的du/dt4开关电源的电磁兼容技术具有较大幅度的脉冲，频带较宽且谐波丰富。这种脉冲干扰产生的主要原因是：开关管负载为高频变压器初级线圈，是感性负载。在开关管导通瞬间，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

5、、电阻形成带有尖峰的衰减振荡，叠加在关断电压上，形成关断电压尖峰。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，这种瞬变是一种传导型电磁干扰，既影响变压器初级，还会使传导干扰返回配电系统，造成电网谐波电磁干扰，从而影响其他设备的安全和经济运行。2.2整流电路产生的电磁干扰整流电路中，在输出整流二极管截止时有一个反向电流，它恢复到零点的时间与结电容等因素有关。其中，能将反向电流迅速恢复到零的二极管称为硬恢复特性二极管，这种二极管在变压器漏感和其他分布参数的影响下将产生较强的高频干扰。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

6、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。2.3高频变压器高频变压器的初级线圈、开关管和滤波电容构成的高频开关电流环路可能会产生较大的空间辐射，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。需要注意的是，在二极管整流电路产生的电磁干扰中，整流二极管反向恢复电流的di/dt远比续流二极管反向恢复电流的di/dt大得多。2.4分布电容引起的干扰开关电源工作在高频状态，因而其分布电

7、容不可忽略。一方面，散热片与开关管集电极间的绝缘片接触面积较大，且绝缘片较薄，因此两者间的分布电容在高频时不能忽略。高频电流会通过分布电容流到散热片上，再流到机壳地，产生共模干扰；另一方面，脉冲变压器的初次级之间存在着分布电容，可将原边电压直接耦合到副边上，在副边作直流输出的两条电源线上产生共模干扰。2.5杂散参数影响耦合通道的特性4开关电源的电磁兼容技术在传导干扰频段(<30MHz)，多数开关电源干扰的耦合通道是可以用电路网络来描述的。但是，开关电源中的任何一个实际元器件都包含有杂散参数，且研究的频带愈宽，等值电路的阶次愈高。因此，包括各元器件杂散参数和元器

8、件间的耦合在内的开关电源的等效电路将复