开关电源电磁兼容性试验出现的问题分析与整改

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1、幵关电源电磁兼容性试验出现的问题分析与整改邸净宇王雅静刘斌王宾董小兴天津电气科学研究院有限公司随着电子科技的发展，越来越多种类的电子元件被发明使用，各种电子元件之间的出现电磁干扰现象，开关电源中的二极管或晶体管在大的电压电流作用下对外界产生不可忽略的电磁干扰，使得开关电源的电磁兼容问题比较突出。本文简单介绍了开关电源电磁干扰产生的原因及特点，并提出了在设计开关电源时一些避免电磁干扰的措施，最后给出了开关电源出现电磁干扰时整改思路，使开关电源在传导发射时到达电磁兼容。关键词：电磁兼容;屮专##身寸;开关电源;随着电子技术的发展和普及，各种个样的电子产品遍布Y人们生活的空间，在人们生活的环境内

2、充斥了不同频段的电磁波，不同的电磁波相互干扰，严重的电磁波干扰不可避免地对仪器设备的安装与使用产生一定影响。EMC（电磁兼容）这个问题已经在行业内受到关注。开关电源的电磁兼容性能成为开关电源的重要指标。与普通线性稳压电源相比，开关电源的效率高、功耗小、重量轻、体积小，这些特点突出丫开关电源进行抗干扰研宂的重要性。针对开关电源产生的电磁干扰（EM1）较强，并且其干扰信号幅度大、范围宽，还将污染电磁环境，传导发射和辐射发射成为解决电磁干扰必须解决的问题，其中传导发射更为严重。所以有必要通过一定的操作来减小其影响。首先认清开关电源产生传导干扰的原因是什么，找到产生干扰的位置，并弄清干扰发生的机理

3、，在这些基础之上提出传导干扰的整改措施。1.幵关电源电磁干扰产生的成在开关电源中，其开关管频率普遍较高，在开关电源工作中，主要的元件二极管和晶体管工作吋产生的电压和电流都很大，突然地跃变引起的峰值脉冲会造成对储能电感线圈、机架、高频变压器、接地平面、导线、供电电源、等元件工作性能产生威胁。特别是变压器型功率转换电路，其电流高次谐波干扰引起的脉冲跃变电压对电磁干扰起到重要作用，探宄其内在原因为:变压器利用整流器将正弦波整流后形成多频率的电流，也就是单向脉动电流。单向脉冲电流的波形可分解成直流分量和若干个交流分量。研允这种脉冲干扰发生的缘由，可以注意到存在的一些重要问题:首先，开关功率晶体管的

4、负载大多数都是储能电感III。当开关管导通时，变压器能够产生大电流从而引起尖峰噪声峰值。引起的这个峰值噪声被称为尖脉冲，能够导致电流干扰出现，更为严重的可能造成开关管击穿损坏;其次，输入电流的畸变也会在一定程度上造成干扰的出现。在开关电源输入端往往使用桥式整流电容滤滤电路（如图1），当开关电源工作时，桥式整流电容的滤波电容的充电时间相对较短，在这张情况下，就导致幅度高而宽度窄的脉冲电流出现，从而影响器件工作（如图2）。对这种畸变电流进行傅氏变换的处理，会发现畸变的电流中富含多种谐波成分。进一步的数据分析说明，不论是辐射干扰还是传导干扰，都是因为输入高次谐波导致的谐波畸变，从而从整流二极管输

5、出后导致干扰出现。这是因为，从反向电流恢复到零点的时间段主要由输出整流二级管截止时间确定，并且与结电容有关。如果反向电流恢复到零点的时间极短，则二极管会因为变压器漏感的存在导致强高频干扰出现［2］。阁1桥式整流电容滤滤电路图2峰值高而宽度窄的脉冲电流2.开关电源电磁干扰的特点开关电源是一种在开关状态下工作的能量转换装罝，开关电源在工作状态下，其电压与电流的数值都、处于较高的水平，此时很有可能发生电磁干扰现象开关电源的电磁干扰与数字电路相比，其发生的干扰源位置清晰，发生在功率开关期间，除此外与开关电源相连接的高平变压器及散热器也会产生干扰源。在开关电源的地磁干扰中，传导干扰及近场干扰是主要的

6、干扰形式。3.设计幵关电源防电磁干扰的措施想要降低开关电源电磁干扰的现象出现几率，在设计开关电源吋就考虑这一点，在设计过程屮采取措施降低电磁干扰发生的几率，具体措施为:在例如开关管的漏极、初次级绕组、集电极等噪音电路节点中，最大程度的降低PCB铜箔面积，在设置元件位置时，保持输入输出端与噪音元件的距离，例如变压器磁芯、线包、器件的散热片等。因为工作状态下器件的外壳有接触外界接地线，所以噪音元件同时也要与外壳边缘保持距离，未遮蔽的变压器线包、磁芯等都为噪音元件。变压器如若没有进行电磁屏蔽处理，则开关电源的屏蔽体与散热片同变压器保持一定距离。次级输出整流器、栅极驱动线路、初级开关功率器件等电流

7、环的面积都要最大程度地降低。初级开关电路或辅助整流电路不能与基极的驱动反馈环路发生混合。将阻尼的电阻值调整，以阻尼器在开关的死区时间内无振铃响声为合适。防止EMI滤波电感饱和。确保拐弯节点和次级电路的元件与初级电路的屏蔽体或者开关管的散热片的处于一定距离。设计高频输入的EMI滤波器的位置处于靠近输入电缆或连接器端的地方。将高频输出的EMT滤波器也设置在近输出电线端子的地方。在辅助线圈的整流器电路设置上一定数量的电阻;给磁