小議開關(guān)電源電磁干擾機(jī)理與抑制措施

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1、小議開關(guān)電源電磁干擾機(jī)理與抑制措施　　摘要：目前，許多大學(xué)及科研單位都進(jìn)行了開關(guān)電源電磁干擾抑制的研究。他們中有些從電磁產(chǎn)生的機(jī)理出發(fā)，有些從電磁產(chǎn)生的影響出發(fā)，都提出了許多實(shí)用有價值的方案。本文先分析了開關(guān)電源產(chǎn)生電磁干擾的機(jī)理，，就目前幾種有效的開關(guān)電源電磁干擾措施進(jìn)行了分析比較?！　￡P(guān)鍵詞：開關(guān)電源；電磁干擾；抑制措施；耦合　　　　開關(guān)電源電磁干擾抑制的目的是使產(chǎn)品在一定的電磁環(huán)境下受到電磁干擾時，無性能的下降或故障，能工作正常，同時對電磁環(huán)境不構(gòu)成污染。　　　　一　開關(guān)電源電磁干擾的產(chǎn)生機(jī)理　　　　開關(guān)電源產(chǎn)生的干擾，按噪聲干擾源種類來分，

2、可分為尖峰干擾和諧波干擾兩種。若按耦合通路來分，可分為傳導(dǎo)干擾和輻射干擾兩種?，F(xiàn)在按噪聲干擾源來分別說明；　　　　1、二極管的反向恢復(fù)時間引起的干擾　　高頻整流回路中的整流二極管正向?qū)〞r有較大的正向電流流過，在其受反偏電壓而轉(zhuǎn)向截止時，由于pn結(jié)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(fù)電流急劇減少而發(fā)生很大的電流變化(di／dt)。　　　　2　開關(guān)管工作時產(chǎn)生的諧波干擾　　功率開關(guān)管在導(dǎo)通時流過較大的脈沖電流。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(fù)載時近似為矩形波，其中含有豐富

3、的高次諧波分量。當(dāng)采用零電流、零電壓開關(guān)時，這種諧波干擾將會很小。另外，功率開關(guān)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(chǎn)生尖峰干擾。　　　　3　交流輸入回路產(chǎn)生的干擾　　無工頻變壓器的開關(guān)電源輸入端整流管在反向恢復(fù)期間會引起高頻衰減振蕩產(chǎn)生干擾?！　￠_關(guān)電源產(chǎn)生的尖峰干擾和諧波干擾能量，通過開關(guān)電源的輸入輸出線傳播出去而形成的干擾稱之為傳導(dǎo)干擾；而諧波和寄生振蕩的能量，通過輸入輸出線傳播時，都會在空間產(chǎn)生電場和磁場。這種通過電磁輻射產(chǎn)生的干擾稱為輻射干擾。　　　　4、其他原因　　元器件的寄生參數(shù)，開關(guān)電源的原理圖設(shè)計不夠完美，印刷線路

4、板(pcb)走線通常采用手工布置，具有很大的隨意性，pcb的近場干擾大，并且印刷板上器件的安裝、放置，以及方位的不合理都會造成emi干擾?！　　　《‰姶鸥蓴_的相關(guān)理論　　　　1、開關(guān)電源的主要電磁干擾源　　開關(guān)電源中的電磁干擾源主要有開關(guān)器件、二極管和非線性無源元件。在開關(guān)電源中，印制板布線不當(dāng)也是引起電磁干擾的一個主要因數(shù)?！　　　?.1　開關(guān)電路產(chǎn)生的電磁干擾　　對開關(guān)電源來說，開關(guān)電路產(chǎn)生的電磁干擾是其主要干擾源之一。開關(guān)電路是開關(guān)電源的核心，主要由開關(guān)管和高額變壓器組成。他產(chǎn)生的dv／dt具有較大的脈沖，頻帶較寬且諧波豐富。這種脈沖干擾產(chǎn)

5、生的主要原因是：　　(1)開關(guān)管負(fù)載為高頻變壓器初級線圈，是感性負(fù)載。在開關(guān)導(dǎo)通瞬間，初級線圈產(chǎn)生很大的涌流，并在初級線圈的兩端出現(xiàn)較高的浪涌尖峰電壓．在開關(guān)管斷開瞬間，由于初級線圈的漏磁通，致使一部分能量沒有從一次線圈傳輸?shù)蕉尉€圈，儲藏在電感中的這部分能量將和集電極電路中的電容、電阻形成帶有尖峰的衰減振蕩，疊加在關(guān)斷電壓上，形成關(guān)斷尖峰電壓。這種電源電壓中斷會產(chǎn)生與初級線圈接通時一樣的磁化沖擊電流瞬變，這個噪聲會傳導(dǎo)到輸入輸出端，形成傳導(dǎo)干擾，重者有可能擊穿開關(guān)管。　　(2)脈沖變壓器初級線圈，開關(guān)管和濾波電容構(gòu)成的高頻開關(guān)電流環(huán)路可能產(chǎn)生較大

6、的空間輻射，形成輻射干擾，如果電容濾波容量不足或高頻特性不好，電容上的高頻阻抗會使高頻電流以差模方式傳導(dǎo)到交流電源中形成傳導(dǎo)干擾。　　1.1.2　二極管整流電路產(chǎn)生的電磁干擾　　主電路中整流二極管產(chǎn)生的反向恢復(fù)電流的1di／dt1遠(yuǎn)比續(xù)流二極管恢復(fù)電流Idi／dtl小得多。作為電磁干擾源來研究，整流二極管反向恢復(fù)電流形成的干擾強(qiáng)度大，頻帶寬。整流二極管產(chǎn)生的電壓跳變遠(yuǎn)小于電源中的功率開關(guān)管導(dǎo)通和關(guān)斷時產(chǎn)生的電壓跳變。因此，不計整流二極管產(chǎn)生的Idv／dtI和Idi／dtl的影響，而把整流電路當(dāng)成電磁干擾耦合通道的一部分來研究也是可以的?！　　　?、

7、開關(guān)電源電磁干擾的耦合通道　　開關(guān)電源通過耦合通道對自身產(chǎn)生干擾。通常多采用差模和共模干擾加以分析?！　　肮材８蓴_”是指干擾大小和方向一致，其存在于電源任何一相對大地，或中線對大地間。共模干擾也稱縱模干擾、不對稱干擾或接地干擾。是載流體與大地之間的干擾?！　　安钅８蓴_”是指干擾大小相等，方向相反，其存在于電源相線與中線之間。差模干擾也稱常模干擾、橫模干擾或?qū)ΨQ干擾。·這是載流體之間的干擾?！　」材８蓴_說明了干擾是由輻射或串?dāng)_耦合到電路中的。而差模干擾則說明了干擾是源于同一條電路的。通常這兩種干擾是同時存在的，由于線路阻抗的不平衡，兩種干擾在傳輸中還

8、會互相轉(zhuǎn)化．所以情況非常復(fù)雜?！　　　∪∫种聘蓴_的幾種措施　　　　形成電磁干擾的三要素是干擾源、傳播途徑和受擾設(shè)備。因而