開(kāi)關(guān)式穩壓電源產(chǎn)生電磁輻射干擾的原因解析

1.超音頻振蕩的干擾問(wèn)題

開(kāi)關(guān)式穩壓電源的工作頻率多為20-100kHz，屬于超音頻范圍。作為該電源的開(kāi)關(guān)調整器件晶體管或場(chǎng)效應晶體管以相應的頻率工作在導通與截止狀態(tài)，振蕩波形近似于方波(還存在過(guò)沖)，根據傅里葉分析法可以進(jìn)行分解，即得到直流分量、基波和高次諧波，基波的能量最大，其次是三次、五次、七次……等等。

2.無(wú)線(xiàn)電廣播與電磁干擾的關(guān)系

眾所周知，無(wú)線(xiàn)電廣播是利用調制的方法來(lái)傳播信息的。音頻信號對高頻載被采用幅度調制(AM)和頻率調制(FM)的方法，然后通過(guò)發(fā)射天線(xiàn)將調制波以電磁披的形式輻射出去，無(wú)線(xiàn)電接收設備是通過(guò)接收天線(xiàn)將它們接收下來(lái)s再經(jīng)選頻、變頻、放大和解調，還原成為音頻信號，最后通過(guò)低頻功放，由揚聲器放出聲音。如果只有高頻載波而無(wú)音頻范圍的調制信號，那么它的能量再大，無(wú)線(xiàn)電接收設備也不會(huì )通過(guò)揚聲器還原出任何聲音信息的。由此可以想到，僅僅是超音頻方披干擾的存在(超音頻振蕩的下限頻率為15k!氈，已在人耳的可聽(tīng)范圍之外)，產(chǎn)生的高次諧波也不會(huì )成為我們通過(guò)收音機昕到音頻范圍的干擾信號，而實(shí)際上這種干擾有時(shí)卻是很?chē)乐氐?，可能在整個(gè)中波、短波范圍都出現強烈的噪聲，那么干擾來(lái)自哪里呢?開(kāi)關(guān)式穩壓電源存在著(zhù)音頻范圍的干擾信號，并且調制了超音頻振蕩的各次諧波，以類(lèi)似于無(wú)線(xiàn)電廣播的方式干擾收音機等設備，是干擾的重要來(lái)源。

3.直接整流電容濾波電路的特點(diǎn)

采用直接對交流電源進(jìn)行整流濾波方式的高頻開(kāi)關(guān)式穩壓電源，交流輸入電壓為220V、50Hz，一般采用橋式整流電路，然后經(jīng)電解電容器濾波，變成100Hz的鋸齒形脈動(dòng)直流電壓，提供給該開(kāi)關(guān)式穩壓電源。

由圖中可以看到，交流供電電源的作用是每Wms向電解電容器充電一次，以補充開(kāi)關(guān)電路消耗的能量，從電壓的波形上來(lái)看為鋸齒形，但是從電流的波形上來(lái)看卻是脈沖形的，它們都是非正弦周期量，包含有豐富的諧波，并且絕大部分在音頻范圍(20-20000Hz)，其中l00Hz的成分很可能是產(chǎn)生音頻干擾的重要來(lái)源。

同樣，根據傅里葉分析法，這個(gè)非正弦周期函數可以分解成為基波和高次諧波，其能量主要集中在基波附近，高次諧波的能量很少。由于它的峰峰值較小(僅僅為幾伏到幾卡伏)，如果能夠通過(guò)某些電路元件(如LC網(wǎng)絡(luò )等)以電磁波的形式發(fā)射出去，對收音機等元線(xiàn)電接收設備的干擾是比較小的。以中波波段(531-1611kHz)中的1000kHz頻率為例，1∞Hz脈沖形電流中的1則kHz諧波才與之諧振，該頻率上的能量幾乎為零，除非將收音機緊貼其放置，否則不可能出現干擾。但是實(shí)際上許多收音機在距離該開(kāi)關(guān)式穩壓電源較遠的位置仍然可以出現干擾，原因是什么呢?可以通過(guò)下面的分析得出結論。用低頻信號去調制高頻載波的幅度，使高頻載波的整體包絡(luò )線(xiàn)與低頻信號的變化規律相同，這就是調幅，相應的已調波就是調幅波。如果低頻信號是單一頻率的正弦波，高頻載波也是單一頻率的正弦波，兩者通過(guò)調制作用得到調幅波，根據幅度調制原理，低頻信號的幅度與高頻載波信號的幅度比小于1:3的情況下，載波的包絡(luò )線(xiàn)基本與低頻信號類(lèi)似。如果低頻信號是多個(gè)頻率，則調幅波的頻譜即為載波和上下兩個(gè)邊頻帶。開(kāi)關(guān)式穩壓電源的低頻脈沖幅度較小而高頻開(kāi)關(guān)脈沖的幅度較大，在開(kāi)關(guān)式穩壓電源內部這種調幅作用必然會(huì )發(fā)生，因此該電源所產(chǎn)生的電磁輻射就是調幅干擾波，由于兩者都包含豐富的基波和諧波。交叉調制的結果使得干擾遍布在超音頻以上很寬的頻率范圍內，所以會(huì )在中、短波范圍內昕到強烈的干擾聲音，而且這種干擾幾乎遍布整個(gè)波段。

為了進(jìn)一步驗證前述問(wèn)題的存在，用一臺直流穩壓電源代替交流電源，直接向開(kāi)關(guān)電源供電，測試的結果正如事先預料的一樣，即由于不存在100Hz的充電脈沖，不論把收音機放在哪都昕不到由收音機發(fā)出的噪聲。

根據以上的試驗可以得到如下的結論:開(kāi)關(guān)電源對于元線(xiàn)電廣播的干擾主要來(lái)自于100Hz低頻充電脈沖及其諧波調制高頻方波形成復雜的調幅波。由于高頻開(kāi)關(guān)方波的強度大，不易抑制，故不應一昧地加強高頻濾波電容器的容量。

由此聯(lián)想到熒光燈電子鎮流器污染電磁環(huán)境的問(wèn)題，對于熒光燈電子鎮流器也做了相應的試驗，雖然熒光燈可以被點(diǎn)亮，但是隨之而來(lái)的問(wèn)題是在該熒光燈下幾乎無(wú)法用收音機收昕廣播，電臺信號被淹沒(méi)在噪聲之中，又由于該電子鎮流器的負載是暴露在空間且尺寸較大的熒光燈，因此由它所輻射的干擾電磁波強度很大，噪聲很?chē)乐亍?/p>

4.抗干擾措施

綜上所述，開(kāi)關(guān)式穩壓電源的電磁輻射干擾主要來(lái)自低頻100Hz充電脈沖及其諧波對超音頻振蕩方波及其諧波的幅度調制，減弱的辦法主要有以下幾種:

(1)采用適當容量的濾波電解電容器。主要應該從抗干擾及性能價(jià)格比兩個(gè)方面來(lái)考慮。