中心議題：

• 開關電源EMI產生和解決方法

解決方案：

• 網側高次諧波抑製
• 高次諧波電流的抑製
• 采用共模扼流圈
• 光耦隔離
• 開關緩衝電路
  

電路介紹

反激式電源原理圖如圖1所示。
                  
                     
輸入為交流85～200V，經功率二極管整流橋變為直流，作為DC/DC反激變換器的輸入
，輸出為三組直流：5V
、15V

、20V，另外還有一輔助電源5V，用來給光耦NEC2501供電。控製電路為反饋控製，開關選用TOPSwitch電源芯片（TOP223）。TOPSwitch為三端離線式PWM電源集成控製器，它將PWM控製器與功率開關MOSFET合為一體，采用TO－220或8腳DIP封裝，除D

、C2腳外
，其餘6腳連在一起作為S端。

本電路中TOP223采用UDS>700V的MOSFET，fs=100kHz。在這個Flyback反激式電源中，變壓器原邊繞組33匝，副邊有四組：6匝（對應於輸出Uo2=5V）、11匝（對應於輸出Uo3=15V）
、12匝（對應於輸出Uo1=20V）、6匝（對應於輔助電源U=5V）。在副邊，WY1和WY2為穩壓器件
，WY1輸入在≥8V時，輸出可穩在5V；WY2輸入≥18V時，輸出可穩在15V。

EMI分析

kaiguandianyuangongzuoshi
，qineibudedianyahedianliuboxingdoushizaifeichangduandeshijianneishangshenghexiajiangde，suoyikaiguandianyuanbenshenjiushiyigezaoshengfashengyuan。kaiguandianyuandeganraoanzaoshengganraoyuanzhongleikefenweijianfengganraohexieboganraoliangzhong。shidianyuanchanshengdeganraobuzhiyuduidianzixitonghedianwangzaochengweihaidegenbenbanfajiushicaiyonghaonengdianlulaixueruozaoshengfashengyuan

，huozheqieduandianyuanzaoshenghedianzixitong
、電網之間的耦合途徑。

網側高次諧波電流

高次諧波電流的危害參照圖1，交流輸入電壓Vi經功率二極管整流橋變為正弦脈動電壓
，被電容C1平滑後成為直流，但電容電流的波形不是正弦波而是脈衝波。如圖2所示。
                      
由圖2中電流波形可知
，電流中含有高次諧波。大量電流諧波分量倒流入電網，對電網造成諧波汙染，一方麵

，產生“二次效應”，即電流經過線路阻抗造成諧波電壓降，反過來使電網電壓（原來是正弦波）也發生畸變；另一方麵，會造成電路故障，如線路和配電變壓器過熱，諧波電流會引起電網LC諧振，或高次諧波電流流過電網的高壓電容，使之過流、過熱而爆炸等。另外，由於電流是脈衝波
，使電源輸入功率因數降低。因此
，必須想辦法解決它。

高次諧波電流的抑製

最簡單的辦法是在整流橋與電容C1之間接入電感線圈L，用其阻止對電容C1較大的充電電流。L對交流呈現感抗為ωL，電容充電電流的平均值常與放電直流電流值相等

，則峰值電流被限製，導通角變大。如圖3所示。
                         
若線圈電感足夠大，則電流導通角可達到180°，電流近似正弦波，功率因數趨於1。但dan是shi，在zai實shi際ji應ying用yong中zhong，如ru果guo電dian感gan值zhi太tai大da，那na麼me其qi體ti積ji重zhong量liang隨sui之zhi變bian大da，從cong而er影ying響xiang了le電dian源yuan的de小xiao型xing化hua
，而er且qie整zheng流liu電dian壓ya隨sui著zhe負fu載zai變bian化hua較jiao大da，因yin此ci
，線xian圈quanL也不能太大。本電路中共模扼流圈L2可起到電感的作用，其等效電感為L，則可抑製電容電流的高次諧波。

本電路中采用共模扼流圈L2（如圖1所示）

對開關電源二根進線而言，存在共模幹擾（二根線上受幹擾信號相對參考點大小
、方向相同）和差模幹擾（二根線上受幹擾信號相對參考點大小相等
、方向相反）。共模扼流圈如圖4所示。
                                            
在差模幹擾信號作用下，幹擾源產生的電流i，在磁芯中產生方向相反的磁通，磁芯中等於沒有磁通，線圈電感幾乎為0

，因此不能抑製差模幹擾信號。——在(zai)共(gong)模(mo)幹(gan)擾(rao)信(xin)號(hao)作(zuo)用(yong)下(xia)，兩(liang)線(xian)圈(quan)產(chan)生(sheng)的(de)磁(ci)通(tong)方(fang)向(xiang)相(xiang)同(tong)，有(you)相(xiang)互(hu)加(jia)強(qiang)的(de)作(zuo)用(yong)，每(mei)一(yi)線(xian)圈(quan)電(dian)感(gan)值(zhi)為(wei)單(dan)獨(du)存(cun)在(zai)時(shi)的(de)兩(liang)倍(bei)。因(yin)此(ci)
，這(zhe)種(zhong)繞(rao)法(fa)的(de)電(dian)磁(ci)線(xian)圈(quan)對(dui)共(gong)模(mo)幹(gan)擾(rao)有(you)強(qiang)的(de)抑(yi)製(zhi)作(zuo)用(yong)。本(ben)電(dian)路(lu)中(zhong)在(zai)電(dian)網(wang)與(yu)整(zheng)流(liu)橋(qiao)之(zhi)間(jian)插(cha)入(ru)一(yi)共(gong)模(mo)扼(e)流(liu)圈(quan)，該(gai)扼(e)流(liu)圈(quan)對(dui)電(dian)網(wang)頻(pin)率(lv)的(de)差(cha)模(mo)網(wang)側(ce)電(dian)流(liu)呈(cheng)現(xian)極(ji)低(di)的(de)阻(zu)抗(kang)，因(yin)而(er)對(dui)電(dian)網(wang)頻(pin)率(lv)的(de)壓(ya)降(jiang)極(ji)低(di)；而對電源產生的高頻共模噪聲
，等效阻抗較高，因而可以得到希望的插入損耗。

扼流圈L2與電容C10、C1組成低通濾波器扼流圈L2的等效電感為L，以電源端作為輸入
，電網方向作為輸出，則電路圖如圖5所示。

                                 

其傳遞函數為




                  － 40lgω LC10。
A(ω )， L(ω )隨頻率ω的變化如圖6所示 。

由此可見，以上LC網絡組成一個低通濾波器，可濾除以上的高次諧波。

開關緩衝電路

由於開關的快速通斷，開關電流、電壓波形為脈衝形式，產生噪聲汙染
，既增大了電源輸出的紋波，又影響電源的性能，因此，要想辦法抑製。本電路中

，輸入為交流85～200V
，經整流橋後電容上的電壓約為此交流有效值的1.2～1.4倍，最大時為Ucm=200×1.4=280V。另外，變壓器副邊折合到原邊的電壓Up=Us×33/6，Us取副邊第一繞組（5V繞組）的電壓。考慮到WY1輸入≥8V，取10V，則Up=Us×33/6=10×33/6=55V。那麼開關關斷時所要承受的總電壓Ut=Ucm＋Up=280＋55=335V。可見對開關的過壓保護是必要的。本Flyback電源中采用TOPSwitch開關

，其內部有過壓保護和緩衝電路。為保險起見
，在電路中還是加入了外部的過壓保護電路（R21和C21）。

                         
未加緩衝電路和加入緩衝電路之後開關管電壓Ut和電流i及功耗Pt的波形如圖7所示。由圖7可知，加RC緩衝電路後，開關電壓上升速率減慢
，變小
，噪聲減弱，抑製了EMI。另外，開關功耗變小
，使管子不致因過流過熱而損壞。緩衝電路中的R21是在開關開通
，電容C21放電時起到限流作用，避免對管子的衝擊。
2） 對於開關開通時的電流衝擊
，因為有變壓器原邊線圈Np電感的限流，因此本電路中沒有加限流電感。

光耦隔離

youyukongzhidianluduizaoshengmingan，yidanyouzaosheng，jianghuiyinqikongzhidianluzhongdekongzhixinhaowenluan
，eryanzhongyingxiangdianyuandegongzuo。weilebaozhengkaiguandianyuandezhengchanggongzuo，yaoqiukongzhidianlubixujuyougaojingduhegaowendingxing，weici，bixujiangzhudianluyukongzhidianlugeli。bendianluzhong，yongNEC2501將電源中的兩部分進行電隔離：一部分是作為控製電路電源的變壓器副邊輔助電源，另一部分是主電路。這樣就防止了噪聲通過傳導的途徑傳入到控製電路中。
 

為更好抑製EMI對電路的一些改進本電路中主要的EMI是電源噪聲對電網的幹擾。可將原來的共模扼流圈L2與電容C10
、C1組成的濾波電路，改善為如圖8所示電路，則L1、L2

、C1可除去差模幹擾，L3
、C2、C3可除去共模幹擾。L1
、L2的磁芯為不易飽和的材質。C1可選陶瓷電容，耐壓必須考慮輸入電壓的最大可能值
，通常選用0.22～0.47μF。L3是共模扼流圈。選定C=C2=C3，截止頻率f0，則可根據計算L3；選定C1，截止頻率f0，可計算出L1
、L2。