EMI是指電器產(chǎn)品向外發(fā)出干擾。EMS是指電器產(chǎn)品抵抗電磁干擾的能力。一臺(tái)具備良好電磁兼容性的設(shè)備應(yīng)既不受周?chē)姶旁肼暤挠绊�，也不�?duì)周?chē)h(huán)境造成電磁干擾。電磁干擾的三個(gè)要素是干擾源、耦合通道和敏感體。抑制開(kāi)關(guān)電源產(chǎn)生的干擾對(duì)保證電子系統(tǒng)的正常穩(wěn)定運(yùn)行具有十分重要的意義，電磁干擾的抑制技術(shù)主要包括削弱干擾的能量，隔離和減弱噪聲耦合途徑及提高設(shè)備對(duì)電磁騷擾的抵抗能力等。本文分析了開(kāi)關(guān)電源電磁干擾產(chǎn)生原因，介紹了開(kāi)關(guān)電源電磁干擾抑制技術(shù)及設(shè)計(jì)方法。

　　1.開(kāi)關(guān)電源電磁干擾的產(chǎn)生

　　開(kāi)關(guān)電源通常是將工頻交流電整流為直流電，然后經(jīng)過(guò)開(kāi)關(guān)管的控制使其變?yōu)楦哳l，再經(jīng)過(guò)整流濾波電路輸出，得到穩(wěn)定的直流電壓。工頻整流濾波使用大容量電容充、放電，開(kāi)關(guān)管高頻通斷，輸出整流二極管的反向恢復(fù)等工作過(guò)程中產(chǎn)生了極高的di/dt和du/dt，形成了強(qiáng)烈的浪涌電流和尖峰電壓，它是開(kāi)關(guān)電源電磁干擾產(chǎn)生的基本原因。另外，開(kāi)關(guān)管的驅(qū)動(dòng)波形，MOSFET漏源波形等都是接近矩形波形狀的周期波。因此，其頻率是MHz級(jí)別的，這些高頻信號(hào)對(duì)開(kāi)關(guān)電源的基本信號(hào)，特別是控制電路的信號(hào)造成干擾。

　　1.1輸入整流電路的諧波干擾

　　開(kāi)關(guān)電源輸入端通常采用橋式整流、電容濾波電路。整流橋只有在脈動(dòng)電壓超過(guò)輸入濾波電容上的電壓時(shí)才能導(dǎo)通，電流才從市電電源輸入，并對(duì)濾波電容充電。一旦濾波電容上的電壓高于市電電源的瞬時(shí)電壓，整流管便截止。所以，輸入電路的電流是脈沖性質(zhì)的，并且有著豐富的高效諧波電流。這是因?yàn)檎麟娐返姆蔷�(xiàn)性特性，整流橋交流側(cè)的電流嚴(yán)重失真。

　　而直流側(cè)的諧波次數(shù)是n倍。所以，整流電路直流側(cè)高頻諧波電流不僅使電路產(chǎn)生功率，增加電路的無(wú)功功率，而且高頻諧波會(huì)沿著傳輸線(xiàn)路產(chǎn)生傳導(dǎo)干擾和輻射干擾。

　　1.2開(kāi)關(guān)電路產(chǎn)生的干擾

　　開(kāi)關(guān)電路在開(kāi)關(guān)電源中起著關(guān)鍵的作用，同時(shí)也是主要的干擾源之一。開(kāi)關(guān)管負(fù)載為高頻變壓器初級(jí)線(xiàn)圈，是感性負(fù)載。其在導(dǎo)通瞬間，初級(jí)線(xiàn)圈產(chǎn)生很大的涌流，并在初級(jí)線(xiàn)圈的兩端出現(xiàn)較高的浪涌尖峰電壓;在斷開(kāi)瞬間，由于初級(jí)線(xiàn)圈的漏磁通，致使一部分能量沒(méi)有從一次線(xiàn)圈傳輸?shù)蕉尉�(xiàn)圈，儲(chǔ)藏在功率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震蕩，疊加在關(guān)斷電壓上，形成關(guān)斷電壓尖峰。如果尖峰有足夠高的幅度，那么很有可能把開(kāi)關(guān)管擊穿。

　　1.3高頻變壓器產(chǎn)生的共模傳導(dǎo)騷擾

　　高頻變壓器是開(kāi)關(guān)電源中實(shí)現(xiàn)能量?jī)?chǔ)存、隔離、輸出、電壓變換的重要部件，它的漏感和分布電容對(duì)電路的電磁兼容性能產(chǎn)生較大的影響。由于初級(jí)線(xiàn)圈有漏磁通，致使一部分能量沒(méi)有傳輸?shù)酱渭?jí)線(xiàn)圈，而是通過(guò)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)斷電壓尖峰，產(chǎn)生與初級(jí)線(xiàn)圈接通時(shí)一樣的磁化沖擊電流瞬變，這個(gè)噪聲會(huì)傳導(dǎo)到輸入、輸出端，形成傳導(dǎo)騷擾，重者有可能擊穿開(kāi)關(guān)管。另外，高頻變壓器初級(jí)線(xiàn)圈、開(kāi)關(guān)管和濾波電容構(gòu)成的高頻開(kāi)關(guān)電流環(huán)路可能會(huì)產(chǎn)生較大的空間輻射，形成輻射騷擾。

　　在開(kāi)關(guān)電源的調(diào)頻變壓器初次級(jí)之間存在著分布電容。用一個(gè)裝置電容(裝置對(duì)地的分布電容)來(lái)與整個(gè)開(kāi)關(guān)電源等效，就形成了干擾通道。共模干擾通過(guò)變壓器的耦合電容，經(jīng)過(guò)裝置電容再返回大地，就得到一個(gè)由變壓器耦合電容與裝置電容構(gòu)成的分壓器。脈沖變壓器初級(jí)線(xiàn)圈、開(kāi)關(guān)管和濾波電容構(gòu)成的高頻開(kāi)關(guān)電流環(huán)路可能會(huì)產(chǎn)生較大的空間輻射，形成輻射騷擾。

　　1.4分布及寄生參數(shù)引起的開(kāi)關(guān)電源噪聲

　　開(kāi)關(guān)電源的分布參數(shù)是多數(shù)干擾的內(nèi)在因素，開(kāi)關(guān)電源和散熱器之間的分布電容、變壓器初次級(jí)之間的分布電容、原副邊的漏感都是噪聲源。共模干擾就是通過(guò)變壓器初、次級(jí)之間的分布電容以及開(kāi)關(guān)電源與散熱器之間的分布電容傳輸?shù)�。其中變壓器繞組的分布電容與高頻變壓器繞組結(jié)構(gòu)、制造工藝有關(guān)。開(kāi)關(guān)電源與散熱器之間的分布電容與開(kāi)關(guān)管的結(jié)構(gòu)以及開(kāi)關(guān)管的安裝方式有關(guān)。采用帶有屏蔽的絕緣襯墊可以減小開(kāi)關(guān)管與散熱器之間的分布電容。

　　在高頻工作下的元件都有高頻寄生特性，對(duì)其工作狀態(tài)產(chǎn)生影響。高頻工作時(shí)導(dǎo)線(xiàn)變成了發(fā)射線(xiàn)、電容變成了電感、電感變成了電容、電阻變成了共振電路，當(dāng)頻率過(guò)高時(shí)各元件的頻率特性產(chǎn)生了相當(dāng)大的變化。為了保證開(kāi)關(guān)電源在高頻工作時(shí)的穩(wěn)定性，設(shè)計(jì)開(kāi)關(guān)電源時(shí)要充分考慮元件在高頻工作時(shí)的特性，選擇使用高頻特性比較好的元件。另外，在高頻時(shí)，導(dǎo)線(xiàn)寄生電感的感抗顯著增加，由于電感的不可控性，終使其變成一根發(fā)射線(xiàn)，也就成為了開(kāi)關(guān)電源中的輻射干擾源。

　　2.抑制電磁干擾的措施

　　開(kāi)關(guān)電源存在著共模干擾和差模干擾兩種電磁干擾形式。根據(jù)前面分析的電磁干擾源，結(jié)合它們的耦合途徑，可以從EMI濾波器、吸收電路、接地和屏蔽等幾個(gè)方面來(lái)抑制干擾，把電磁干擾衰減到允許限度之內(nèi)。

　　2.1交流輸入EMI濾波器

　　濾波是一種抑制傳導(dǎo)干擾的方法，在電源輸入端接上濾波器可以抑制來(lái)自電網(wǎng)的噪聲對(duì)電源本身的侵害，也可以抑制由開(kāi)關(guān)電源產(chǎn)生并向電網(wǎng)反饋的干擾。電源濾波器作為抑制電源線(xiàn)傳導(dǎo)干擾的重要單元，在設(shè)備或系統(tǒng)的電磁兼容設(shè)計(jì)中具有極其重要的作用。電源進(jìn)線(xiàn)端通常采用如圖1所示的EMI濾波器電路。該電路可以有效地抑制交流電源輸入端的低頻差模騷擾和高頻段共模騷擾。在電路中，跨接在電源兩端的差模電容Cx1、Cx2(亦稱(chēng)X電容)用于濾除差模干擾信號(hào)，一般采用陶瓷電容器或聚脂薄膜電容器，電容值通常取0.1~0.47F。而中間連線(xiàn)接地的共模電容Cy1和Cy2(亦稱(chēng)Y電容)則用來(lái)短路共模噪聲電流，取值范圍通常為C1=C2#2200pF。抑制電感L1、L2通常取100~130H，共模扼流圈L是由兩股等同并且按同方向繞制在一個(gè)磁芯上的線(xiàn)圈組成，通常要求其電感量L#15~25mH。當(dāng)負(fù)載電流渡過(guò)共模扼流圈時(shí)，串聯(lián)在火線(xiàn)上的線(xiàn)圈所產(chǎn)生的磁力線(xiàn)和串聯(lián)在零線(xiàn)上線(xiàn)圈所產(chǎn)生的磁力線(xiàn)方向相反，它們?cè)诖判局邢嗷サ窒Ｒ虼�，即使在大�?fù)載電流的情況下，磁芯也不會(huì)飽和。而對(duì)于共模干擾電流，兩個(gè)線(xiàn)圈產(chǎn)生的磁場(chǎng)是同方向的，會(huì)呈現(xiàn)較大電感，從而起到衰減共模干擾信號(hào)的作用。