開關電源電磁干擾的機理和抑制措施

1、開關電源電磁干擾的機理和抑制措施開關電源電磁干擾的機理和抑制措施作者：張華鋒羅衛(wèi)華羅友明目前，許多大學及科研單位都進行了開關電源EMI（ElectromagicInterference）的研究，他們中有些從EMI產生的機理出發(fā)，有些從EMI產生的影響出發(fā)，都提出了許多實用有價值的方案。這里分析與比較了幾種有效的方案，并為開關電源EMI的抑制措施提出新的參考建議。1開關電源電磁干擾的產生機理開關電源產生的干擾，按噪聲干擾源種類來分，可分為

2、尖峰干擾和諧波干擾兩種；若按耦合通路來分，可分為傳導干擾和輻射干擾兩種?，F在按噪聲干擾源來分別說明：（1）二極管的反向恢復時間引起的干擾高頻整流回路中的整流二極管正向導通時有較大的正向電流流過，在其受反偏電壓而轉向截止時，由于PN結中有較多的載流子積累，因而在載流子消失之前的一段時間里，電流會反向流動，致使載流子消失的反向恢復電流急劇減少而發(fā)生很大的電流變化(didt)。（2）開關管工作時產生的諧波干擾功率開關管在導通時流過較大的脈沖電

3、流。例如正激型、推挽型和橋式變換器的輸入電流波形在阻性負載時近似為矩形波，其中含有豐富的高次諧波分量。當采用零電流、零電壓開關時，這種諧波干擾將會很小。另外，功率開關管在截止期間，高頻變壓器繞組漏感引起的電流突變，也會產生尖峰干擾。（3）交流輸入回路產生的干擾無工頻變壓器的開關電源輸入端整流管在反向恢復期間會引起高頻衰減振蕩產生干擾。開關電源產生的尖峰干擾和諧波干擾能量，通過開關電源的輸入輸出線傳播出去而形成的干擾稱之為傳導干擾；而諧波

4、和寄生振蕩的能量，通過輸入輸出線傳播時，都會在空間產生電場和磁場。這種通過電磁輻射產生的干擾稱為將電磁干擾耦合到交流輸入端產生共模干擾，解決這個問題的辦法是采用兩層絕緣片之間夾一層屏蔽片，并把屏蔽片接到直流地上，割斷了射頻干擾向輸入電網傳播的途徑。為了抑制開關電源產生的輻射，電磁干擾對其他電子設備的影響，可完全按照對磁場屏蔽的方法來加工屏蔽罩，然后將整個屏蔽罩與系統(tǒng)的機殼和地連接為一體，就能對電磁場進行有效的屏蔽。電源某些部分與大地相連

5、可以起到抑制干擾的作用。例如，靜電屏蔽層接地可以抑制變化電場的干擾；電磁屏蔽用的導體原則上可以不接地，但不接地的屏蔽導體時常增強靜電耦合而產生所謂“負靜電屏蔽”效應，所以仍以接地為好，這樣使電磁屏蔽能同時發(fā)揮靜電屏蔽的作用。電路的公共參考點與大地相連，可為信號回路提供穩(wěn)定的參考電位。因此，系統(tǒng)中的安全保護地線、屏蔽接地線和公共參考地線各自形成接地母線后，最終都與大地相連。在電路系統(tǒng)設計中應遵循“一點接地”的原則，如果形成多點接地，會出現

6、閉合的接地環(huán)路，當磁力線穿過該回路時將產生磁感應噪聲，實際上很難實現“一點接地”。因此，為降低接地阻抗，消除分布電容的影響而采取平面式或多點接地，利用一個導電平面(底板或多層印制板電路的導電平面層等)作為參考地，需要接地的各部分就近接到該參考地上。為進一步減小接地回路的壓降，可用旁路電容減少返回電流的幅值。在低頻和高頻共存的電路系統(tǒng)中，應分別將低頻電路、高頻電路、功率電路的地線單獨連接后，再連接到公共參考點上[1]。濾波是抑制傳導干擾的

7、一種很好的辦法。例如，在電源輸入端接上濾波器，可以抑制開關電源產生并向電網反饋的干擾，也可以抑制來自電網的噪聲對電源本身的侵害。在濾波電路中，還采用很多專用的濾波元件，如穿心電容器、三端電容器、鐵氧體磁環(huán)，它們能夠改善電路的濾波特性。恰當地設計或選擇濾波器，并正確地安裝和使用濾波器，是抗干擾技術的重要組成部分。EMI濾波技術是一種抑制尖脈沖干擾的有效措施，可以濾除多種原因產生的傳導干擾。圖3是一種由電容、電感組成的EMI濾波器，接在開關

8、電源的輸入端。電路中，C1、C5是高頻旁路電容，用于濾除兩輸入電源線間的差模干擾；L1與C2、C4；L2與C3、C4組成共模干擾濾波環(huán)節(jié)，用于濾除電源線與地之間非對稱的共模干擾；L3、L4的初次級匝數相等、極性相反，交流電流在磁芯中產生的磁通相反，因而可有效地抑制共模干擾。測試表明，只要適當選擇元器件的參數，便可較好地抑制開關電源產生的傳導干擾。5目前開關電源EMI抑制措施的不足之處現有的抑制措施大多從消除干擾源和受擾設備之間的耦合和輻