中心議題：

• 開關電源引起電磁兼容性的原因
• 開關電源的電磁兼容性設計要點

解決方案：

• 無源補償濾波技術
• 屏蔽技術

通信開關電源一般都采用脈衝寬度調製(PWM)技術，其特點是頻率高、效率高、功率密度高、可靠性高，另外還有體積小、重量輕、具有遠程監控等優點，因此被廣泛地應用於程控交換
、光數據傳輸
、無線基站、有線電視係統及IP網絡中
，是信息技術設備正常工作的核心動力。然而，由於其開關器件工作在高頻通斷狀態，高頻的快速瞬變過程本身就是電磁幹擾(EMD)源，他產生的電磁幹擾EMI信號有很寬的頻率範圍
，又有一定的幅度
，經傳導和輻射會汙染電磁環境
，對通信設備和電子產品造成幹擾。

同時，通信開關電源要有很強的抗電磁幹擾的能力
，特別是對雷擊、浪湧、電網電壓
、電場、磁場、電磁波

、靜電放電、脈衝串、電壓跌落、射頻電磁場傳導抗擾性、輻射抗擾性、傳導發射、輻射發射等項目需要滿足有關EMC標準的規定。
　　
開關電源引起電磁兼容性的原因
　　
通tong信xin開kai關guan電dian源yuan因yin工gong作zuo在zai高gao電dian壓ya大da電dian流liu的de開kai關guan工gong作zuo狀zhuang態tai下xia，其qi引yin起qi電dian磁ci兼jian容rong性xing問wen題ti的de原yuan因yin是shi相xiang當dang複fu雜za的de。按an耦ou合he通tong路lu來lai分fen，可ke分fen為wei傳chuan導dao幹gan擾rao和he輻fu射she幹gan擾rao兩liang種zhong；anzhaoganraoxinhaoduiyudianluzuoyongdexingtaibutong
，kejiangdianyuanxitongneideganraofenweigongmoganraohechamoganraoliangzhong。tongchang，xianludianyuanxianshangderenhechuandaoganraoxinhao，doukebiaoshichenggongmohechamoganraoliangzhongfangshi。
　　
在開關電源中，主功率開關管在高電壓、大(da)電(dian)流(liu)或(huo)以(yi)高(gao)頻(pin)開(kai)關(guan)方(fang)式(shi)工(gong)作(zuo)下(xia)

，開(kai)關(guan)電(dian)壓(ya)及(ji)開(kai)關(guan)電(dian)流(liu)的(de)波(bo)形(xing)在(zai)阻(zu)性(xing)負(fu)載(zai)時(shi)近(jin)似(si)為(wei)方(fang)波(bo)，其(qi)中(zhong)含(han)有(you)豐(feng)富(fu)的(de)高(gao)次(ci)諧(xie)波(bo)分(fen)量(liang)。由(you)於(yu)電(dian)壓(ya)差(cha)可(ke)以(yi)產(chan)生(sheng)電(dian)場(chang)

、dianliudeliudongkeyichanshengcichang，yijifengfudexiebodianyadianliudegaopinbufenzaishebeineibuchanshengdiancichang，congerzaochengshebeineibugongzuodebuwending，shishebeidexingnengjiangdi。tongshi，youyudianyuanbianyaqideloudianganjifenbudianrong，yijizhugonglvkaiguanqijiandegongzuozhuangtaifeilixiang，zaigaopinkaihuoguanshi，changchangchanshenggaopingaoyadejianfengxiebozhendang
，gaixiebozhendangchanshengdegaocixiebo
，tongguokaiguanguanyusanreqiwendefenbudianrongchuanrenneibudianluhuotongguosanreqijibianyaqixiangkongjianfushe。
　　
如圖1所(suo)示(shi)，電(dian)網(wang)中(zhong)含(han)有(you)的(de)共(gong)模(mo)和(he)差(cha)模(mo)噪(zao)聲(sheng)對(dui)開(kai)關(guan)電(dian)源(yuan)產(chan)生(sheng)幹(gan)擾(rao)，開(kai)關(guan)電(dian)源(yuan)在(zai)受(shou)到(dao)電(dian)磁(ci)幹(gan)擾(rao)的(de)同(tong)時(shi)也(ye)對(dui)電(dian)網(wang)其(qi)他(ta)設(she)備(bei)以(yi)及(ji)負(fu)載(zai)產(chan)生(sheng)電(dian)磁(ci)幹(gan)擾(rao)
，例(li)如(ru)返(fan)回(hui)噪(zao)聲(sheng)、輸出噪聲和輻射幹擾等。進行開關電源EMI／EMC設計時，一方麵要防止開關電源對電網和附近的電子設備產生幹擾

；另一方麵要加強開關電源本身對電磁幹擾環境的適應能力。下麵用等效電路分別介紹共模和差模幹擾產生的原因及路徑。


如圖2所示
，當開關管轉為“關”時，集電極與發射極間的電壓快速上升達500V，他產生的電流經集電極與地之間的分布電容返回整流橋
，這個按開關頻率工作的脈衝串電流是共模噪聲。這個電壓會引起共模電流Icm2向CP2充電和共模電流Icm1向CP1充電，其中CP1為變壓器初、次級之間的分布電容，CP2為開關電源與散熱器之間的分布電容(即開關管集電極與地之間的分布電容)。則線路中共模電流總大小為Icm1+Icm2。

如圖3所示，當開關管轉為“開”時
，儲能電容Cs的能量由AC電網和整流橋提供，他被開關管變換器的快速開關頻率所變換
，並通過變壓器形成脈衝電流IL
，他具有非常豐富的開關頻率諧波。儲能電容不是一個純電容，他有串聯電阻和電感。當整流橋處開關管“開”時

，在AC電網端
，IL會產生一個由電容的L，R
，C所呈現的阻抗電壓，這就是開關電源產生差模發射源的原理。差模電流Idm和信號電流IL沿著導線、變壓器初級、開關管組成的回路流通。
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開關電源的電磁兼容性設計
　　
電磁兼容性(ElectromagneticCompatibility，EMC)是指在有限的空間、時間和頻譜範圍內，各種電氣設備共存而不引起性能的下降。形成電磁幹擾的三要素是幹擾源
、傳播途徑和受擾設備，因而，抑製電磁幹擾也應該從這3個方麵著手。首先應該抑製幹擾源

，直接消除幹擾原因；其次是消除幹擾源和受擾設備之間的耦合和輻射，切斷電磁幹擾的傳播途徑；第三是提高受擾設備的抗擾能力，降低其對噪聲的敏感度。目前抑製開關電源EMI的幾種措施基本上都是用切斷電磁幹擾源和受擾設備之間的耦合通道
，常用的方法是屏蔽和濾波，他們的確是行之有效的辦法。



無源補償濾波技術
　　
lvboshiyizhichuandaoganraodeyizhonghenhaodebanfa。zaidianyuanshuruduanjieshanglvboqi，jikeyiyizhikaiguandianyuanchanshengbingxiangdianwangfankuideganrao

，yekeyiyizhilaizidianwangdezaoshengduidianyuanbenshendeqinhai。kaiguandianyuandegongzuopinlvyibanzai10～130kHz
，對開關電源產生的高頻段EMI信號，隻要選擇相應的去耦電路或網絡結構較為簡單的EMI濾波器，就能達到理想的濾波效果。幹擾抑製電路如圖4所示，CX1和CX2叫做差模電容，L1叫做共模電感，CY1和CY2叫做共模電容。電阻R用於消除可能在濾波器中出現的靜電積累。IEC-380安全技術條件標準的8.8部分指出，若CX>0.1μF則R=t／2.2C(t=1s
，C=2CXμF)。

youzhexiejizhongcanshuyuanjiangouchengwuyuanditongwangluo
，yizhikaiguandianyuanchanshengdexiangdianwangfankuidechuandaoganrao，tongshiyizhilaizidianwangdezaoshengduikaiguandianyuanbenshendeqinhai，weileshitongguolvbodianrongC流入地的漏電流維持在安全範圍內，CX=0.1～0.2μF
，CY的值一般適合取在0.1～0.33μF之間，不宜過大，相應的扼流線圈L應選大些
，一般適合取在0.5μH～8mH之間，這樣既符合安全要求
，又能抑製電磁幹擾。

共模電感L1是在同一個磁環上由繞向相反、匝za數shu相xiang同tong的de兩liang個ge繞rao組zu構gou成cheng。使shi濾lv波bo器qi接jie入ru電dian路lu後hou
，兩liang隻zhi線xian圈quan內nei電dian流liu產chan生sheng的de磁ci通tong在zai磁ci環huan內nei相xiang互hu抵di消xiao，不bu會hui使shi磁ci環huan達da到dao磁ci飽bao和he狀zhuang態tai，從cong而er使shi兩liang隻zhi線xian圈quan的de電dian感gan值zhi保bao持chi不bu變bian。通tong常chang使shi用yong環huan形xing磁ci芯xin，漏lou磁ci小xiao，效xiao率lv高gao。但dan是shi繞rao線xian困kun難nan，如ru磁ci環huan的de材cai料liao不bu可ke能neng做zuo到dao絕jue對dui均jun勻yun
，兩liang個ge線xian圈quan的de繞rao製zhi也ye不bu可ke能neng完wan全quan對dui稱cheng等deng，使shi得de兩liang個ge繞rao組zu的de電dian感gan量liang是shi不bu相xiang等deng的de
，於yu是shi，形xing成cheng差cha模mo電dian感gan。所suo以yi
，一yi般ban電dian路lu中zhong不bu必bi再zai設she置zhi獨du立li的de差cha模mo電dian感gan了le。共gong模mo電dian感gan的de差cha值zhi電dian感gan與yu電dian容rongCX1及CX2構成了一個Ⅱ型濾波器。這種濾波器對差模幹擾有較好的衰減。除了共模電感以外，圖4中的電容CY1及CY2也是用來濾除共模幹擾的。共模濾波的衰減在低頻時主要由電感器起作用，而在高頻時大部分由電容CY1及CY2起作用。電容CY的選擇要根據實際情況來定
，由於電容CY接於電源線和地線之間
，承受的電壓比較高，所以，需要有高耐壓、低漏電流特性。


使用LC濾波電路，可根據公式計算電路的諧振頻率，調整電感、電容，使諧振頻率與幹擾頻率相近或接近幹擾頻率的中心頻率。對頻率很高的電磁幹擾，可以使用三端電容或穿心電容進行濾波。

屏蔽技術
　　
屏蔽是抑製開關電源輻射幹擾的有效方法。一般分為兩類：一類是靜電屏蔽
，主要用於防止靜電場和恒定磁場的影響；另(ling)一(yi)類(lei)是(shi)電(dian)磁(ci)屏(ping)蔽(bi)
，主(zhu)要(yao)用(yong)於(yu)防(fang)止(zhi)交(jiao)變(bian)電(dian)場(chang)
，交(jiao)變(bian)磁(ci)場(chang)以(yi)及(ji)交(jiao)變(bian)電(dian)磁(ci)場(chang)的(de)影(ying)響(xiang)。可(ke)以(yi)用(yong)導(dao)電(dian)性(xing)能(neng)良(liang)好(hao)的(de)材(cai)料(liao)對(dui)電(dian)場(chang)進(jin)行(xing)屏(ping)蔽(bi)，用(yong)磁(ci)導(dao)率(lv)高(gao)的(de)材(cai)料(liao)對(dui)磁(ci)場(chang)進(jin)行(xing)屏(ping)蔽(bi)。實(shi)際(ji)應(ying)用(yong)中(zhong)，主(zhu)要(yao)是(shi)應(ying)用(yong)於(yu)隔(ge)離(li)變(bian)壓(ya)器(qi)。變(bian)壓(ya)器(qi)繞(rao)組(zu)間(jian)的(de)交(jiao)叉(cha)耦(ou)合(he)電(dian)容(rong)為(wei)共(gong)模(mo)噪(zao)聲(sheng)流(liu)過(guo)整(zheng)個(ge)係(xi)統(tong)提(ti)供(gong)了(le)通(tong)路(lu)。這(zhe)一(yi)交(jiao)叉(cha)耦(ou)合(he)電(dian)容(rong)可(ke)以(yi)在(zai)變(bian)壓(ya)器(qi)結(jie)構(gou)中(zhong)采(cai)用(yong)法(fa)拉(la)第(di)屏(ping)蔽(bi)(Faradayshield)來減小。法拉第屏蔽簡單來說就是用銅箔或鋁箔包繞在原方和副方繞組之間形成一個靜電屏蔽層隔離區並接地，以減小交叉耦合電容。
　　
圖5為變壓器原邊繞組和副邊繞組。其中N1A，N1B是原邊繞組
，分兩次繞；N2A，N2B是副邊繞組
；N3
，N4分別是輔助繞組
；SCREEN為wei銅tong箔bo屏ping蔽bi。安an規gui上shang一yi般ban要yao求qiu散san熱re器qi接jie地di
，那na麼me開kai關guan管guan漏lou極ji與yu散san熱re器qi之zhi間jian的de寄ji生sheng電dian容rong就jiu為wei共gong模mo噪zao聲sheng提ti供gong了le通tong路lu
，可ke以yi在zai漏lou極ji和he散san熱re器qi之zhi間jian加jia一yi銅tong箔bo或huo鋁lv箔bo並bing接jie地di以yi減jian小xiao此ci寄ji生sheng電dian容rong。采cai用yong磁ci屏ping蔽bi效xiao果guo比bi較jiao好hao的de鐵tie氧yang體ti磁ci芯xin如ruPQ型或者P型來製作變壓器可以很大程度上減小變壓器漏磁從而減小原副方繞組漏感
，有效抑製了EMI的傳播。


suizhekaiguandianyuanbuduanxianggaopinhuafazhan，qikangganraowentixiandeyuefazhongyao。zaikaifaheshejikaiguandianyuanzhong，ruheyouxiaoyizhikaiguandianyuandedianciganrao，tongshitigaokaiguandianyuanbenshenduidianciganraodekangganraonenglishiyigezhongyaoketi。jizhongkangganraocuoshijixianghuduliyouxianghulianxi，bixutongshicaiyongduozhongcuoshicainengdadaolianghaodekangganraoxiaoguo。