詳解幾種可有效開(kāi)關(guān)電源的電磁干擾抑制方法

目前，許多大學(xué)及科研單位都進(jìn)行了開(kāi)關(guān)電源EMI(Electromagnetic Interference)的研究，他們中有些從EMI產(chǎn)生的機理出發(fā)，有些從EMI 產(chǎn)生的影響出發(fā)，都提出了許多實(shí)用有價(jià)值的方案。這里分析與比較了幾種有效的方案，并為開(kāi)關(guān)電源EMI 的抑制措施提出新的參考建議。

開(kāi)關(guān)電源電磁干擾的產(chǎn)生機理

開(kāi)關(guān)電源產(chǎn)生的干擾，按噪聲干擾源種類(lèi)來(lái)分，可分為尖峰干擾和諧波干擾兩種，若按耦合通路來(lái)分，可分為傳導干擾和輻射干擾兩種?，F在按噪聲干擾源來(lái)分別說(shuō)明：

1、二極管的反向恢復時(shí)間引起的干擾

高頻整流回路中的整流二極管正向導通時(shí)有較大的正向電流流過(guò)，在其受反偏電壓而轉向截止時(shí)，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(shí)間里，電流會(huì )反向流動(dòng)，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(di/dt)。

2、開(kāi)關(guān)管工作時(shí)產(chǎn)生的諧波干擾

功率開(kāi)關(guān)管在導通時(shí)流過(guò)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載時(shí)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(kāi)關(guān)時(shí)，這種諧波干擾將會(huì )很小。另外，功率開(kāi)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(huì )產(chǎn)生尖峰干擾。

3、交流輸入回路產(chǎn)生的干擾

無(wú)工頻變壓器的開(kāi)關(guān)電源輸入端整流管在反向恢復期間會(huì )引起高頻衰減振蕩產(chǎn)生干擾。

開(kāi)關(guān)電源產(chǎn)生的尖峰干擾和諧波干擾能量，通過(guò)開(kāi)關(guān)電源的輸入輸出線(xiàn)傳播出去而形成的干擾稱(chēng)之為傳導干擾；而諧波和寄生振蕩的能量，通過(guò)輸入輸出線(xiàn)傳播時(shí)，都會(huì )在空間產(chǎn)生電場(chǎng)和磁場(chǎng)。這種通過(guò)電磁輻射產(chǎn)生的干擾稱(chēng)為輻射干擾。

4、其他原因

元器件的寄生參數，開(kāi)關(guān)電源的原理圖設計不夠完美，印刷線(xiàn)路板(PCB)走線(xiàn)通常采用手工布置，具有很大的隨意性，PCB的近場(chǎng)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(huì )造成EMI干擾。

開(kāi)關(guān)電源EMI的特點(diǎn)

作為工作于開(kāi)關(guān)狀態(tài)的能量轉換裝置，開(kāi)關(guān)電源的電壓、電流變化率很高，產(chǎn)生的干擾強度較大;干擾源主要集中在功率開(kāi)關(guān)期間以及與之相連的散熱器和高平變壓器，相對于數字電路干擾源的位置較為清楚；開(kāi)關(guān)頻率不高(從幾十千赫和數兆赫茲)，主要的干擾形式是傳導干擾和近場(chǎng)干擾；而印刷線(xiàn)路板(PCB)走線(xiàn)通常采用手工布線(xiàn)，具有更大的隨意性，這增加了PCB分布參數的提取和近場(chǎng)干擾估計的難度.

EMI測試技術(shù)

目前診斷差模共模干擾的三種方法：射頻電流探頭、差模抑制網(wǎng)絡(luò )、噪聲分離網(wǎng)絡(luò )。用射頻電流探頭是測量差模 共模干擾最簡(jiǎn)單的方法，但測量結果與標準限值比較要經(jīng)過(guò)較復雜的換算。差模抑制網(wǎng)絡(luò )結構簡(jiǎn)單(見(jiàn)圖1)，測量結果可直接與標準限值比較，但只能測量共模干擾。噪聲分離網(wǎng)絡(luò )是最理想的方法，但其關(guān)鍵部件變壓器的制造要求很高。

圖1 差模抑制網(wǎng)絡(luò )

目前抑制干擾的幾種措施

形成電磁干擾的三要素是干擾源、傳播途徑和受擾設備。因而，抑制電磁干擾也應該從這三方面著(zhù)手。首先應該抑制干擾源，直接消除干擾原因；其次是消除干擾源和受擾設備之間的耦合和輻射，切斷電磁干擾的傳播途徑(見(jiàn)圖2)；第三是提高受擾設備的抗擾能力，減低其對噪聲的敏感度。目前抑制干擾的幾種措施基本上都是用切斷電磁干擾源和受擾設備之間的耦合通道，它們確是行之有效的辦法。常用的方法是屏蔽、接地和濾波。

圖2 電磁干擾