隔离式DC-DC变换器地电磁兼容设计

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1、隔离式DC／DC变换器的电磁兼容设计2007-04-0614:22:23　安规与电磁兼容网　来源：　作者：摘要：详细分析了隔离式DC／DC变换器产生电磁噪声干扰的机理，介绍了在DC／DC变换器主电路及控制电路设计时所采取的电磁兼容措施。FRi安规与电磁兼容网关键词：隔离式DC／DC变换器；电磁干扰分析；电磁兼容设计 FRi安规与电磁兼容网FRi安规与电磁兼容网0 引言FRi安规与电磁兼容网    随着电力电子技术的发展，开关电源模块以其相对体积小、效率高、工作可靠等优点而逐渐取代传统整流电源。但是，由于开关电源工作频率高，内部会产生很高的电流、电压变化率(即高d

2、v／dt和di／df)，导致开关电源模块产生较强的电磁干扰，并通过传导、辐射和串扰等耦合途径影响自身电路及其它电子系统的正常工作，当然其本身也会受到其它电子设备电磁干扰的影响，电磁干扰将造成传输信号畸变，影响电子设备的止常工作。对于雷电、静电放电等高能量的电磁下扰，严重时会损坏电子设备。而对于某些电子设备，电磁辐射会引起重要信息的泄漏，严重时会威胁国家信息安全。这就是我们所讨论的电磁兼容性问题。另外，国家开始对部分电子产品强制实行3C认证，因此，一个电子设备能否满足电磁兼容标准，将关系到这一产品能否在市场上销售，所以，进行开关电源的电磁兼容性研究显得非常重要。F

3、Ri安规与电磁兼容网FRi安规与电磁兼容网1 内部噪声干扰源分析FRi安规与电磁兼容网l.l 二极管厦向恢复引起的噪声干扰FRi安规与电磁兼容网    在开关电源中常使用工频整流二极管、高频整流二极管、续流二极管等，由于这些二极管都工作在开关状态，如图l所示，在二极管由阻断状态到导通的转换过程中，将产生一个很高的电压尖峰UFP;在二极管由导通状态到阻断的转换过程中，存在一个反向恢复时间trr在反向恢复过程中，由于二极管封装电感及引线电感的存在，将产生一个反向电压尖峰URP由于少子的存储与复合效应，会产生瞬变的反向恢复电流尖峰IRP,这种快速的电流、电压突变是电磁

4、干扰产生的根源。FRi安规与电磁兼容网FRi安规与电磁兼容网FRi安规与电磁兼容网FRi安规与电磁兼容网1.2 开关管开关时产生的电磁干扰FRi安规与电磁兼容网    在正激式、推挽式、桥式变换器中，流过开关管的电流波形在阻性负载时近似矩形波，含有丰富的高频成分，这些高频谐波会产生很强的电磁干扰。在反激变换器中，流过开关管的电流波形在阻性负载时近似三角波，高次谐波成分相对较少。开关管在开通时，由于开通时间很短以及逆变回路中引线电感的存在，将产生很大的dv／dt和很高的尖峰电压，在开关管关断时，由于关断时间很短，将产生很大的di／dt和很高的电流尖峰，这些电流、电

5、压突变将产生很强的电磁干扰。FRi安规与电磁兼容网FRi安规与电磁兼容网1.3 电感、变压器等磁性元件引起的电磁干扰FRi安规与电磁兼容网    在开关电源中存在输入滤波电感、功率变压器、隔离变压器、输出滤波电感等磁性元件，隔离变压器初次级之间存在寄生电容，高频干扰信号通过寄生电容耦合到次级；功率变压器由于绕制工艺等原因，原、次级耦合不理想而存在漏感，漏感将产生电磁辐射干扰，另外，功率变压器线圈绕组流过高频脉冲电流，在周围形成高频电磁场；电感线圈中流过脉动电流会产生电磁场辐射，而且在负载突切时，会形成电压尖峰，同时，当它工作在饱和状态时，将会产生电流突变，这些都

6、会引起电磁干扰。FRi安规与电磁兼容网FRi安规与电磁兼容网l.4 控制电路引起的电磁干扰FRi安规与电磁兼容网    控制电路中周期性的高频脉冲信号，如振荡器产生的高频脉冲信号等将产生高频高次谐波，对周围电路产生电磁干扰。FRi安规与电磁兼容网FRi安规与电磁兼容网l.5 其他电磁干扰FRi安规与电磁兼容网    电路中还会有地环路干扰、公共阻抗耦合干扰，以及控制电源噪声干扰等。另外，不合理的布线将使电磁干扰通过线线之间的耦合电容和分布互感串扰或辐射到邻近导线上，从而影响其它电路的正常工作。还有热辐射产生的电磁干扰，热辐射是以电磁波的形式进行热交换，这种电磁干

7、扰会影响其它电子元器件或电路的正常稳定工作。FRi安规与电磁兼容网FRi安规与电磁兼容网2 外界的电磁干扰FRi安规与电磁兼容网    对于某一电子设备，外界对其产生影响的电磁干扰包括电网中的谐波干扰、雷电、太阳噪声、静电放电以及周围的高频发射设备。FRi安规与电磁兼容网FRi安规与电磁兼容网3 开关电源的电磁兼容设计FRi安规与电磁兼容网    进行开关电源的电磁兼容性设汁时，首先要明确系统需要满足的电磁兼容标准；确定系统内的关键电路，包括强干扰源电路、高度敏感电路；明确电源设备工作环境中的电磁于扰源及敏感设备；然后确定对电源设备所要采取的电磁兼容性措施。因此

8、，开关电源的电磁兼容设计