中心議題：

• 高次諧波的抑製
• 扼流圈L11與C11組成低通濾波器
• 緩衝電路的分析
• 如何進行光電隔離

解決方案：

• 選用TOPSwicth係列的TOP223Y芯片 
• 共模和差模濾波器方案

引言     　　

功率開關器件的高額開關動作是導致開關電源產生電磁幹擾(EMI)的主要原因。開關頻率的提高一方麵減小了電源的體積和重量，另一方麵也導致了更為嚴重的EMI問題。如何減小產品的EMI，使其順利通過FCC或IEC1000等EMC標準論證測試，已成為目前急須解決的問題。圖11 EMI分析　　

具體電路如圖1所示。　　

輸入為交流220V
，經功率二極管整流橋變為直流作為反激變換器的輸入
，輸出為三組直流：＋5V

，15V
，12V，另外有一輔助電源5V，用來給光耦PC817供電。控製電路用反饋控製，選用TOPSwicth係列的TOP223Y芯片。 

開kai關guan電dian源yuan工gong作zuo時shi，其qi內nei部bu的de電dian壓ya和he電dian流liu波bo形xing都dou是shi在zai非fei常chang短duan的de時shi間jian內nei上shang升sheng和he下xia降jiang的de
，因yin此ci，開kai關guan電dian源yuan本ben身shen是shi一yi個ge噪zao聲sheng發fa生sheng源yuan。開kai關guan電dian源yuan的de幹gan擾rao按an噪zao聲sheng源yuan種zhong類lei分fen為wei尖jian峰feng幹gan擾rao和he諧xie波bo幹gan擾rao兩liang種zhong。使shi電dian源yuan產chan生sheng的de幹gan擾rao不bu至zhi於yu對dui電dian子zi係xi統tong和he電dian網wang造zao成cheng危wei害hai的de根gen本ben辦ban法fa是shi削xue弱ruo噪zao聲sheng發fa生sheng源yuan，或huo者zhe切qie斷duan電dian源yuan噪zao聲sheng和he電dian子zi係xi統tong、電網之間的耦合途徑。　　

本電路中
，交流輸入電壓Ui經功率二極管整流橋變為正弦脈動電壓
，經電容C12平滑後變為直流，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(zhong)電(dian)流(liu)波(bo)形(xing)可(ke)知(zhi)，電(dian)流(liu)中(zhong)含(han)有(you)高(gao)次(ci)諧(xie)波(bo)。大(da)量(liang)電(dian)流(liu)諧(xie)波(bo)分(fen)量(liang)流(liu)入(ru)電(dian)網(wang)，造(zao)成(cheng)對(dui)電(dian)網(wang)的(de)諧(xie)波(bo)汙(wu)染(ran)。另(ling)外(wai)，由(you)於(yu)電(dian)流(liu)是(shi)脈(mai)衝(chong)波(bo)，使(shi)電(dian)源(yuan)輸(shu)入(ru)功(gong)率(lv)因(yin)數(shu)降(jiang)低(di)。

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2.1 高次諧波的抑製　　

在電路中采用共模扼流圈L11來抑製高次諧波。　　

對開關電源二根進線而言
，存在共模幹擾和差模幹擾，如圖3（a）及圖3（b）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Φ，磁芯中等於沒有磁通
，線圈電感幾乎為零。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)接(jie)法(fa)的(de)電(dian)磁(ci)線(xian)圈(quan)對(dui)共(gong)模(mo)幹(gan)擾(rao)有(you)很(hen)強(qiang)的(de)抑(yi)製(zhi)作(zuo)用(yong)。　　

電路中在電網與整流橋之間插入一共模扼流圈，該扼流圈對電網頻率的差模網側電流呈現極低的阻抗，因而對電網的壓降極低；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。  　　

2.2 扼流圈L11與C11組成低通濾波器 　　

扼流圈L11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4所示。　　

其傳遞函數幅值為 

如圖5所示。由此可見

，以上LC網絡組成的低通濾波器
，可濾除ω0=1/LC11以上的高次諧波。　　

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2.3 共模和差模濾波器方案　　

本電路主要的EMI問題是電源噪聲傳入電網，將原來的共模扼流圈L11與電容C11及C12組成的濾波電路變為如圖6所示電路。L1
，L2
，C1可除去差模幹擾
，L3，C2，C3可除去共模幹擾。L1
，L2為不易磁飽和的材料
；C1可選陶瓷電容；L3為共模扼流圈；選定C=C2=C3及截止頻率fo，則可根據L3=1/〔(2πfo)2C〕計算L3；選定C1及截止頻率fo
，可根據L1=L2=1/〔2(2πfo)2C1〕計算L1及L2。 　　

2.4 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

，增大了電源輸出紋波，影響了電源的性能。　　

在電路中
，輸入為交流220V
，經整流後電容上的電壓約為交流有效值的1.2～1.4倍，即最大時為Ucm=220×1.4=308V。另外，變壓器副邊折合到原邊的電壓Up=Un×88/9
，Un取副邊第一繞組的電壓

，一般為9V左右，使穩壓輸出為5V。則Up=88V。因此，開關關斷時所要承受的總電壓Ut=Ucm＋Up=308＋88=396V。可見有必要對開關進行過壓保護。電路選用的TOPSwitch開關芯片，其內部有過壓保護和緩衝電路。為保險起見，還增加了外部的緩衝電路，由R和C組成。  　　

未加入緩衝電路和加入緩衝電路之後開關管電壓ut和管電流ic及關斷功耗pt的波形如圖7(a)及圖7（b）所示。加RC緩衝電路後，開關電壓上升速率變慢，噪聲減弱，抑製了EMI
，並且開關功耗變小，使管子不致因過流過熱而損壞。緩衝電路中的R在開關開通
，電容C放電時起限流作用，避免對開關管的衝擊。　　

對於開關開通時的電流衝擊，由於有變壓器原邊線圈Np的限流，在電路中沒加限流電感。　　

2.5 光電隔離　　

Flyback電路中使用PC817光耦對主電路和控製電路進行隔離。電源電路中
，開關的控製非常重要，精度、穩定性要求高，且控製電路對噪聲敏感
，一旦有噪聲，控製電路中的控製信號就會紊亂，嚴重影響電源的工作和性能。因此
，用PC817將電源中的兩部分進行隔離，這樣便防止了噪聲通過傳導的途徑傳入到控製電路中。　　

3 結語　　

通過EMI分fen析xi及ji采cai用yong相xiang應ying的de抑yi製zhi方fang法fa，設she計ji的de開kai關guan電dian源yuan具ju有you抗kang電dian磁ci幹gan擾rao性xing強qiang
，電dian源yuan穩wen定ding性xing高gao的de特te點dian。在zai縫feng紉ren機ji伺si服fu控kong製zhi係xi統tong中zhong
，滿man足zu了le對dui三san菱ling模mo塊kuai（IPM）的驅動控製

，使電機運行安全可靠、穩定。