开关电源电磁干扰的产生机理与抑制技术

本文摘要：随着现代电子技术和功率器件的发展，开关电源以其体积小，轻巧，高性能，高可靠性等特点被普遍应用于计算机及外围设备通信、自动控制、家用电器等领域，为人们的生产生活和社会的建设获取了相当大协助。但是，随着现代电子技术的较慢发展，电子电气设备的广泛应用，正处于同一工作环境的各种电子、电气设备的距离越来越近，电子电路工作的外部环境更进一步好转。由于开关电源工作在高频电源状态，内部不会产生很高的电流、电压变化率，造成开关电源产生较强的电磁干扰。

随着现代电子技术和功率器件的发展，开关电源以其体积小，轻巧，高性能，高可靠性等特点被普遍应用于计算机及外围设备通信、自动控制、家用电器等领域，为人们的生产生活和社会的建设获取了相当大协助。但是，随着现代电子技术的较慢发展，电子电气设备的广泛应用，正处于同一工作环境的各种电子、电气设备的距离越来越近，电子电路工作的外部环境更进一步好转。由于开关电源工作在高频电源状态，内部不会产生很高的电流、电压变化率，造成开关电源产生较强的电磁干扰。

电磁干扰信号不仅对电网导致污染，还直接影响到其他用电设备甚至电源本身的长时间工作，而且作为电磁辐射阻碍闯进空间，导致电磁污染，制约着人们的生产和生活。国内在20世纪80一90年代，为了强化对当前国内电磁污染的管理，制订了一些与CISPR标准、IEC801等国际标准比较不应的标准。自从2003年8月1日中国强迫实行3C证书(chinacompulsorycertification)工作以来，引发了电磁兼容热，近距离的电磁干扰研究与掌控越来越引发电子研究人员们的注目，当前已沦为当前研究领域的一个新的热点。本文将针对开关电源电磁干扰的产生机理系统地阐述涉及的诱导技术。

l开关电源电磁干扰的诱导构成电磁干扰的三要素是干扰源、传播途径和受扰设备。因而，诱导电磁干扰应向这三方面人手。诱导干扰源、避免干扰源和受扰设备之间的耦合和电磁辐射、提升受扰设备的抗扰能力，从而提高开关电源的电磁兼容性能的目的。

1．1使用滤波器诱导电磁干扰滤波是诱导电磁干扰的最重要方法，它能有效地诱导电网中的电磁干扰转入设备，还可以诱导设备内的电磁干扰转入电网。在开关电源输出和输入电路中加装开关电源滤波器，不但可以解决问题传导阻碍问题，同时也是解决问题电磁辐射阻碍的最重要武器。

滤波诱导技术分成无源滤波和有源滤波2种方式。1．1．1无源滤波技术无源滤波电路非常简单，成本便宜，工作性能可信，是诱导电磁干扰的有效地方式。

无源滤波器由电感、电容、电阻元件构成，其必要起到是解决问题传导升空。开关电源中应用于的无源滤波器的原理结构图如图1右图。由于原电源电路中滤波电容容量大，整流电路中不会产生脉冲尖峰电流，这个电流由十分多的古志谐波电流构成，对电网产生阻碍；另外电路中电源管的导通或累计、变压器的初级线圈都会产生脉动电流。由于电流变化率很高，对周围电路不会产生出有有所不同频率的感应电流，其中还包括差模和共模干扰信号，这些干扰信号可以通过2根电源线传导到电网其他线路和阻碍其他的电子设备。

图中差模滤波部分可以增加开关电源内部的差模干扰信号，又能大大波动设备本身工作时产生的电磁干扰信号传向电网。又根据电磁感应定律，得E=Ldi／dt，其中：E为L两端的电压叛；L为电感量；di／dt为电流变化率。

似乎拒绝电流变化率就越小，则拒绝电感量就越大。脉冲电流电路通过电磁感应其他电路与大地或机壳构成的电路产生的干扰信号为共模信号；开关电源电路中电源管的集电极与其他电路之间产生很强的电场，电路不会产生位移电流，而这个位移电流也归属于共模干扰信号。图1中共模滤波器就是用来诱导共模阻碍，使之受到波动。

1．1．2有源滤波技术有源滤波技术是诱导共模阻碍的一种有效地方法。该方法从噪声源抵达而采行的措施(如图2右图)，其基本思想是设法从主电路中放入一个与电磁干扰信号大小大于、振幅忽略的补偿信号去均衡原本的干扰信号，以超过降低干扰水平的目的。

如图2右图，利用晶体管的电流缩放起到，通过把发射极的电流折算到基极，在基极电路来滤波。R1，C2构成的滤波器使基极纹波较小，这样射极的纹波也较小。由于C2的容量大于C3，增大了电容的体积。

这种方式仅有合适高压小功率电源的情况。另外，在设计和搭配滤波器时应留意频率特性、耐压性能、额定电流、电阻特性、屏蔽和可靠性。

滤波器的加装方位要合理，加装方法要准确，才能对阻碍起着预期的滤波起到。

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