开关电源EMC大家谈

我就简单的从以下三个方面谈谈

（ 1 ） 对 开 关 电 源 电 磁 干 扰 产 生 机 理 及 抑 制 方 法 进 行 研 究 ， 着 重 研 究 传 导 干 扰 和辐射  干扰 的  抑制 方 法 ； 

（2 ） 结  合开 关 电 源  的设 计 方 法  ，从 设 计  上考 虑 电 磁  兼容 性 能  

（3  ）结 合  工作 经 验  和调 试 结 果  ，完 成 对  电源 的  EM  C 测试 和 改  善， 并 总 结  出 EM  C改善  方法 。 

1.1开关电源电磁骚扰的产生机理

无论何种形式的开关电源都包含了输入整流部分、功率转换回路、开关控制部分、开关控制电路和输出整流部分如图1所示，这几个部分是开关电源工作不可或缺的部分，其中整流部分，功率转换回路和输出整流部分是电磁干扰产生的主要部分。 

1.2输 入 整 流 部 分

        输入 整 流  部分 通 常 由  四个 整 流  二极 管 和  大电 解 电 容  组合 而 成  ，它是 产 生  电磁 干 扰 的最  基本 部  分， 其 基  本电 路  如图  2 所示  。当 电  源工  作时 ， 交 流  输入 电 压 是  一个 正 弦 波，  它经 由  整流 二 极  管组 成 的 整  流桥 变 为  正弦 脉  动电  压， 再 经 电  容平 滑 成 为  直流 ， 此 时这  个直 流  的波 形 不  再是 正 弦 波  而是 脉 冲  波， 它  的存  在降 低 了 电  源输 入 功 率  因数 。 另 外，  根据 波  形可 以 看  到， 电 流 中  含有 一 个  直流 分  量和  很多 不 同 频  率的 谐 波 分  量， 这 些 谐 波 分 量 会 使 电 源 整 流 回 路 产 生 电 流 谐 波 ， 并 通 过 电 源 线 流 入 电 网 ， 产 生 射 频 干 扰 ，造成  电网 的  谐波 污 染 。 另外 ， 在  回路 中 ， 正  向导 通 的  整流 二 极  管上 流 过 较  大的 正 向  电流 ， 使 得  大量 载 流 子积  聚在  P N 结上 ， 当二 极 管 受 到  反偏 电 压  而截 止 工 作  时， 由于 载  流子 的 作 用  形成 一 个 反向  电流 ，  致使 载 流  子消 失 前 一  段时 间 里  的反 向  恢复  电流 急 剧 减  少， 从 而 发  生很 大 的 电流 变  化( d  i/ d  t) 。 

功率 转 换  回路 是 开 关  电源 的 核  心部 分 ，  同时 也 是 产  生电 磁 干  扰的 主 要 部  分。 该 回 路产  生干 扰  的器 件 主  要有 开 关 功  率管 和 高  频变 压  器，  以反 激 电 路  模式 为 例 ，  其基 本 电 路如  图 2-  3 所示 。  开关 管  有四  种情 况 引 起  干扰 。  首先  ，在 开 关 管  导通 的 情 况  下， 有 较 大的  含有 丰  富高 次 谐  波分 量 的 脉  冲电 流 流  过， 使  得在  阻性 负 载 时  变换 器 的 输  入电 流 波 形 近 似 为 矩 形 波 。 这 种 谐 波 干 扰 通 常 需 要 采 用 零 电 流 、 零 电 压 开 关 才 能 减 小 。 其 次 ，由于  高频 变  压器 绕 组  存在 着 漏 感  ，使 得 开  关管 截  止时  其电 流 瞬 间  变化 从 而 产  生尖 峰 干 扰。  再者 ，  在开 关 管  通断 过 程 中  ，作 为 开  关管 负  载的  变压 器 初 级  线圈 产 生 了  很高 的 浪 涌电  压， 也  将引 起 噪  声干 扰 。 另  外， 在 电  源中 的  分布  电容 会 使 得  开关 管 流 过  的脉 冲 电 流含  有较 多  的高 频 信  号， 从 而 产  生噪 声 ，  这些 分  布电  容通 常 存 在  于开 关 管 及  其散 热 器 与外 壳 ，  甚至 是  电源 内 部  线路 间 。 高频 变 压  器的 主 要 电  路为 高 频  开关 电 流  环路 ， 它 是  由初 级 线  圈、 滤 波 电  容及 晶 体 开关  管构 成  。由 于 其  器件 特 性 ，  决定 该 部  分电 路  可能  容易 产 生 一  定的 空 间 辐  射， 从 而 形成  辐射 干  扰。 而 滤  波电 容 起 到  了至 关 重  要的 作  用。  因为 ， 若 是  该电 容 的 容  量和 高 频 的特  性决 定  了其 是 否  产生 高 频 阻  抗， 这 个  阻抗 会  使得  高频 电 流 以  差模 干 扰 的  方式 传 导 到交 流 电  源中 ， 从  而形 成 了 传  导干 扰 。