(电源技术)高频开关电源地干扰及抑制

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1、实用网络教育学院《电源技术》课程设计题目：高频开关电源的干扰及抑制学习中心：辽宁东港奥鹏层次：高中起点专科专业：电气工程及其自动化年级：2010年春季学号：学生：金明宇辅导教师：武东锟完成日期：2012年2月12日文档实用内容摘要本文针对高频开关的电磁兼容，从传导和辐射两个方面着重分析了开关电源产生电磁干扰的原因，研究通过减少干扰源产生的干扰信号、切断干扰信号的传播途径，增强敏感设备的抗干扰能力三个方面来抑制产生的电磁干扰，提出了提高高频开关电源电磁兼容性的具体措施。关键词：高频开关电源；电磁干扰；抑制方法文档实用文档实用引言高频开关电源因具有体积小、重量轻、高效能等特点被广泛应用于电气电子

2、系统中。但是，由于开关电源工作频率在几十千赫兹到数兆赫兹，会产生很高的电压、电流变化率（即高du/dt和di/dt），导致开关电源产生较强的电磁干扰（EMI）。EMI信号具有很宽的频率范围，不仅对电网造成污染，直接影响其他用电设备的正常工作，而且辐射的电磁波对空间造成电磁污染。目前，抑制开关电源的EMI，使开关电源符合EMC标准已成为开关电源设计者越来越关注的问题。本文论述了开关电源电磁干扰问题，并提出了几种EMI抑制方法。文档实用1高频开关电源的工作原理文档实用开关电源本身是一个很大的噪声源（即干扰源），在它不断地向高频化、小型化发展的过程中，其噪声影响也在增大。近年来，电子设备的EMI抑

3、制已成为人们关注的焦点，开关电源是市场上一种颇受欢迎的电源。在电子产品的研发过程中，开关电源往往被直接利用作为整个电子系统的一部分，然而，由于这种电源高频率的开关动作，将产生大量的传导性电磁干扰。整个问题在产品设计阶段如果处理不好，将对开关电源乃至整个电子系统造成不利影响。高频开关电源因具有体积小、重量轻、高效能等特点被广泛应用于电气电子系统中。但是，由于开关电源工作频率在几十千赫兹到数兆赫兹，会产生很高的电压、电流变化率（即高du/dt和di/dt），导致开关电源产生较强的电磁干扰（EMI）。EMI信号很宽的频率范围，不仅对电网造成污染，直接影响其他用电设备的正常工作，而且辐射的电磁波对空

4、间造成电磁污染。目前，抑制开关电源的电磁干扰，使开关电源符合EMC标准已成为开关电源设计者越来越关注的问题。高频开关电源的基本原理框图如图1所示。交流电源经过一次整流滤波后变成脉动直流电，然后送到DC/DC变换器（变换器由高频变压器和二次整流滤波器组成），再通过高频PWM（脉冲宽度调制）信号控制开关管，将直流加到高频变压器初级上；高频变压器次级感应出高频电压，经整流滤波后输出供给负载；输出部分经过一定的电路反馈给控制电路，控制PWM占空比以达到稳定输出的目的。文档实用高频开关电源一般采用桥式功率转换电路。工作时通过开关管导通来产生高频脉冲波，然后通过高频变压器转换为所需的直流电压。考虑到目前

5、大量应用的高频开关电源都是采取AC/DC-DC/DC级联的形式，因此图二所示高频开关电源结构具有较强的代表性，开关管多采用MOS-FET或ICBT。文档实用2高频开关电源的电磁干扰分析作为一种有害的电磁效应，EMI的发生需要具备三个条件：第一，要有发出电磁干扰的设备；第二，要有接收电磁干扰的设备；第三，电磁干扰要有传播的途径。这就构成了电磁干扰的三要素：干扰源、敏感体和干扰耦合途径。高频开关电源的EMI特点:1、作为工作于开关状态的能量转换装置，开关电源的电压、电流变化率很大，产生的干扰强度大；2、干扰源主要集中在功率开关器件及与之相连的散热器和高频变压器，相对于数字电路干扰源的位置较为清楚

6、；3、开关频率不高(从几千赫兹到数兆赫兹)，主要的干扰形式是传导干扰和近场干扰；4、印刷线路板（PCB）走线通常采用手工布置，具有更大的随意性，这增加了PCB分部参数的提取和近场干扰预估的难度。印刷电路板布线不当也是引起电磁干扰的主要原因；5、与信号处理电路中显露阻抗匹配的情形不同，开关电源的干扰源阻抗与网侧阻抗不但不匹配，而且随阻抗变化的，这给EMI滤波器的舍弃带来了一定困难。同时EMI滤波器中的L、C元件必须承受很大的无功功率，不但降低了电源的整体效率，也增大了体积。文档实用电磁干扰有两种传输方式。传导传输是在干扰源和敏感设备之间有完整的电路连接，干扰信号沿着连接电路传递到接收器而发生电

7、磁干扰现象。辐射传播是干扰信号通过介质以电磁波的形式向外传播的干扰形式。常见的辐射耦合有三种：1）一个天线发射的电磁波被另一个天线意外地接收，称为天线对天线的耦合；2）空间电磁场经导线感应而耦合，称为场对线的耦合；3）两根平行导线之间的高频信号相互感应而形成的耦合，称为线对线的感应耦合。高频开关电源产生电磁干扰的最根本的原因，就是其在工作过程中产生的高di/dt和高du/dt，他们产生的浪涌电流和尖峰电压形成