開關電源是一種應用功率半導體器件並綜合電力變換技術、電子電磁技術、自動控製技術等的電力電子產品。因其具有功耗小
、效率高、體積小、重量輕

、工作穩定、安全可靠以及穩壓範圍寬等優點
，而被廣泛應用於計算機

、通信、電子儀器、工業自動控製
、國防及家用電器等領域。但是開關電源瞬態響應較差、易產生電磁幹擾（EMD，且EMI信號占有很寬的頻率範圍，並具有一定的幅度。這些EMI信號經過傳導和輻射方式汙染電磁環境，對通信設備和電子儀器造成幹擾，因而在一定程度上限製了開關電源的使用。

1開關電源產生電磁幹擾的原因

電磁幹擾（EMI，Electromagneticlnterference）是一種電子係統或分係統受非預期的電磁擾動造成的性能損害。它由三個基本要素組成：幹擾源，即產生電磁幹擾能量的設備;藕合途徑
，即傳輸電磁幹擾的通路或媒介;敏感設備，即受電磁幹擾而被損害的器件
、設備
、分係統或係統。基於此
，控製電磁幹擾的基本措施就是：抑製幹擾源、切斷禍合途徑及降低敏感設備對幹擾的響應或增加電磁敏感性電平。

根據開關電源工作原理知：開kai關guan電dian源yuan首shou先xian將jiang工gong頻pin交jiao流liu電dian整zheng流liu為wei直zhi流liu電dian
，再zai逆ni變bian為wei高gao頻pin交jiao流liu電dian
，最zui後hou經jing過guo整zheng流liu濾lv波bo輸shu出chu，得de到dao穩wen定ding的de直zhi流liu電dian壓ya。在zai電dian路lu中zhong，功gong率lv三san極ji管guan、二極管主要工作在開關管狀態，且工作在微秒量級;三極管、二極管在開一閉翻轉過程中
，在上升

、下降時間內電流變化大、易產生射頻能量


，形成幹擾源。同時，由於變壓器的漏感和輸出二極管的反向恢複電流造成的尖峰，也會形成潛在的電磁幹擾。

開關電源通常工作在高頻狀態，頻率在02kHz以(yi)上(shang)，因(yin)而(er)其(qi)分(fen)布(bu)電(dian)容(rong)不(bu)可(ke)忽(hu)略(lve)。一(yi)方(fang)麵(mian)散(san)熱(re)片(pian)與(yu)開(kai)關(guan)管(guan)的(de)集(ji)電(dian)極(ji)間(jian)的(de)絕(jue)緣(yuan)片(pian)，由(you)於(yu)其(qi)接(jie)觸(chu)麵(mian)積(ji)較(jiao)大(da)，絕(jue)緣(yuan)片(pian)較(jiao)薄(bo)

，因(yin)此(ci)，兩(liang)者(zhe)間(jian)的(de)分(fen)布(bu)電(dian)容(rong)在(zai)高(gao)頻(pin)時(shi)不(bu)能(neng)忽(hu)略(lve)，高(gao)頻(pin)電(dian)流(liu)會(hui)通(tong)過(guo)分(fen)布(bu)電(dian)容(rong)流(liu)到(dao)散(san)熱(re)片(pian)上(shang)，再(zai)流(liu)到(dao)機(ji)殼(ke)地(di)，產(chan)生(sheng)共(gong)模(mo)千(qian)擾(rao);另ling一yi方fang麵mian脈mai衝chong變bian壓ya器qi的de初chu次ci級ji之zhi間jian存cun在zai著zhe分fen布bu電dian容rong，可ke將jiang初chu級ji繞rao組zu電dian壓ya直zhi接jie禍huo合he到dao次ci級ji繞rao組zu上shang，在zai次ci級ji繞rao組zu作zuo直zhi流liu輸shu出chu的de兩liang條tiao電dian源yuan線xian上shang產chan生sheng共gong模mo幹gan擾rao。

因此
，開關電源中的幹擾源主要集中在電壓
、電流變化大
，如開關管、二極管
、高頻變壓器等元件，以及交流輸人、整流輸出電路部分。

2抑製開關電源電磁幹擾的措施

通常開關電源EMI控製主要采用濾波技術、屏蔽技術、密封技術、接地技術等。EMI幹擾按傳播途徑分為傳導幹擾和輻射幹擾。開關電源主要是傳導幹擾
，且頻率範圍最寬，約為10kHz一30MHz。抑製傳導幹擾的對策基本上10kHz一150kHz、150kHz一10MHz、10MHz以上三個頻段來解決。10kHz一150kHz範圍內主要是常態幹擾
，一般采用通用LC濾波器來解決。150kHz一10MHz範圍內主要是共模幹擾

，通常采用共模抑製濾波器來解決。10MHz以上頻段的對策是改進濾波器的外形以及采取電磁屏蔽措施。

2.1采用交流輸入EMI濾波器

通常幹擾電流在導線上傳輸時有兩種方式：共模方式和差模方式。共模幹擾是載流體與大地之間的幹擾：幹擾大小和方向一致，存在於電源任何一相對大地、或中線對大地間，主要是由du/dt產生的
，di/dt也產生一定的共模幹擾。而差模幹擾是載流體之間的幹擾：幹擾大小相等、方向相反，存在於電源相線與中線及相線與相線之間。幹擾電流在導線上傳輸時既可以共模方式出現

，也可以差模方式出現;但共模幹擾電流隻有變成差模幹擾電流後
，才能對有用信號構成幹擾。

交流電源輸人線上存在以上兩種幹擾

，通常為低頻段差模幹擾和高頻段共模幹擾。在一般情況下差模幹擾幅度小、頻率低、造成的幹擾小;共模幹擾幅度大
、頻率高，還可以通過導線產生輻射，造成的幹擾較大。若在交流電源輸人端采用適當的EMI濾波器，則可有效地抑製電磁幹擾。電源線EMI濾波器基本原理如圖1所示，其中差模電容C1、C2用來短路差模幹擾電流，而中間連線接地電容C3、C4則(ze)用(yong)來(lai)短(duan)路(lu)共(gong)模(mo)幹(gan)擾(rao)電(dian)流(liu)。共(gong)模(mo)扼(e)流(liu)圈(quan)是(shi)由(you)兩(liang)股(gu)等(deng)粗(cu)並(bing)且(qie)按(an)同(tong)方(fang)向(xiang)繞(rao)製(zhi)在(zai)一(yi)個(ge)磁(ci)芯(xin)上(shang)的(de)線(xian)圈(quan)組(zu)成(cheng)。如(ru)果(guo)兩(liang)個(ge)線(xian)圈(quan)之(zhi)間(jian)的(de)磁(ci)藕(ou)合(he)非(fei)常(chang)緊(jin)密(mi)，那(na)麼(me)漏(lou)感(gan)就(jiu)會(hui)很(hen)小(xiao)，在(zai)電(dian)源(yuan)線(xian)頻(pin)率(lv)範(fan)圍(wei)內(nei)差(cha)

模電抗將會變得很小;當dang負fu載zai電dian流liu流liu過guo共gong模mo扼e流liu圈quan時shi，串chuan聯lian在zai相xiang線xian上shang的de線xian圈quan所suo產chan生sheng的de磁ci力li線xian和he串chuan聯lian在zai中zhong線xian上shang線xian圈quan所suo產chan生sheng的de磁ci力li線xian方fang向xiang相xiang反fan，它ta們men在zai磁ci芯xin中zhong相xiang互hu抵di消xiao。因yin此ci即ji使shi在zai大da負fu載zai電dian流liu的de情qing況kuang下xia，磁ci芯xin也ye不bu會hui飽bao和he。而er對dui於yu共gong模mo幹gan擾rao電dian流liu，兩liang個ge線xian圈quan產chan生sheng的de磁ci場chang是shi同tong方fang向xiang的de，會hui呈cheng現xian較jiao大da電dian感gan，從cong而er起qi到dao衰shuai減jian共gong模mo幹gan擾rao信xin號hao的de作zuo用yong。這zhe裏li共gong模mo扼e流liu圈quan要yao采cai用yong導dao磁ci率lv高gao、頻率特性較佳的鐵氧體磁性材料。


2.2利用吸收回路改善開關波形

開關管或二極管在開通和關斷過程中
，由於存在變壓器漏感和線路電感，二極管存儲電容和分布電容
，容易在開關管集電極、發射極兩端和二極管上產生尖峰電壓。通常情況下采用RC/RCD吸收回路，RCD浪湧電壓吸收回路如圖2所示。


dangxishouhuilushangdedianyachaoguoyidingfudushi
，geqijianxunsudaotong，congerjianglangyongnengliangxiefangdiao，tongshijianglangyongdianyaxianzhizaiyidingdefudu。zaikaiguanguanjidianjiheshuchuerjiguandezhengjiyinxianshangchuanjiekebaohecixinxianquanhuoweijingcizhu，caizhiyibanweigu（Co）
，當通過正常電流時磁芯飽和，電感量很小。一旦電流要反向流過時，它將產生很大的反電勢，這樣就能有效地抑製二極管VD的反向浪湧電流。
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2.3利用開關頻率調製技術

頻(pin)率(lv)控(kong)製(zhi)技(ji)術(shu)是(shi)基(ji)於(yu)開(kai)關(guan)幹(gan)擾(rao)的(de)能(neng)量(liang)主(zhu)要(yao)集(ji)中(zhong)在(zai)特(te)定(ding)的(de)頻(pin)率(lv)上(shang)，並(bing)具(ju)有(you)較(jiao)大(da)的(de)頻(pin)譜(pu)峰(feng)值(zhi)。如(ru)果(guo)能(neng)將(jiang)這(zhe)些(xie)能(neng)量(liang)分(fen)散(san)在(zai)較(jiao)寬(kuan)的(de)頻(pin)帶(dai)上(shang)，則(ze)可(ke)以(yi)達(da)到(dao)降(jiang)低(di)於(yu)擾(rao)頻(pin)譜(pu)峰(feng)值(zhi)的(de)目(mu)的(de)。通(tong)常(chang)有(you)兩(liang)種(zhong)處(chu)理(li)方(fang)法(fa)：隨機頻率法和調製頻率法。

隨(sui)機(ji)頻(pin)率(lv)法(fa)是(shi)在(zai)電(dian)路(lu)開(kai)關(guan)間(jian)隔(ge)中(zhong)加(jia)人(ren)一(yi)個(ge)隨(sui)機(ji)擾(rao)動(dong)分(fen)量(liang)
，使(shi)開(kai)關(guan)幹(gan)擾(rao)能(neng)量(liang)分(fen)散(san)在(zai)一(yi)定(ding)範(fan)圍(wei)的(de)頻(pin)帶(dai)中(zhong)。研(yan)究(jiu)表(biao)明(ming)，開(kai)關(guan)幹(gan)擾(rao)頻(pin)譜(pu)由(you)原(yuan)來(lai)離(li)散(san)的(de)尖(jian)峰(feng)脈(mai)衝(chong)幹(gan)擾(rao)變(bian)成(cheng)連(lian)續(xu)分(fen)布(bu)幹(gan)擾(rao)
，其(qi)峰(feng)值(zhi)大(da)大(da)下(xia)降(jiang)。

調製頻率法是在鋸齒波中加人調製波（白噪聲），zaichanshengganraodelisanpinduanzhouweixingchengbianpindai，jiangganraodelisanpindaitiaozhizhankaichengyigefenbupindai。zheyang
，ganraonengliangjiufensandaozhexiefenbupinduanshang。zaibuyingxiangbianhuanqigongzuotexingdeqingkuangxia
，zhezhongkongzhifangfakeyihenhaodiyizhikaitong、關斷時的幹擾。

2.4采用軟開關技術

開關電源的幹擾之一是來自功率開關管通/斷時的du/dt，因此，減小功率開關管通/斷的du/dt是抑製開關電源幹擾的一項重要措施。而軟開關技術可以減小開關管通/斷的du/dt。

如果在開關電路的基礎上增加一個很小的電感
、電容等諧振元件就構成輔助網絡。在開關過程前後引人諧振過程，使開關開通前電壓先降為零，這樣就可以消除開通過程中電壓

、電流重疊的現象，降低
、甚至消除開關損耗和幹擾

，這種電路稱為軟開關電路。

根據上述原理可以采用兩種方法，即在開關關斷前使其電流為零，則開關關斷時就不會產生損耗和幹擾，這種關斷方式稱為零電流關斷;huozaikaiguankaitongqianshiqidianyaweiling
，zekaiguankaitongshiyebuhuichanshengsunhaoheganrao，zhezhongkaitongfangshichengweilingdianyakaitong。zaihenduoqingkuangxia，buzaizhichukaitonghuoguanduan，jinchenglingdianliukaiguanhelingdianyakaiguan，jibendianlurutu3和圖4所示。


通常采用軟開關電路控製技術，結合合理的元器件布局及印製電路板布線、接地技術，對開關電源的EMI幹擾具有一定的改善作用。

2.5采用電磁屏蔽措施

一yi般ban采cai用yong電dian磁ci屏ping蔽bi措cuo施shi都dou能neng有you效xiao地di抑yi製zhi開kai關guan電dian源yuan的de電dian磁ci輻fu射she幹gan擾rao。開kai關guan電dian源yuan的de屏ping蔽bi措cuo施shi主zhu要yao是shi針zhen對dui開kai關guan管guan和he高gao頻pin變bian壓ya器qi而er言yan。開kai關guan管guan工gong作zuo時shi產chan生sheng大da量liang的de熱re量liang，需xu要yao給gei它ta裝zhuang散san熱re片pian，從cong而er使shi開kai關guan管guan的de集ji電dian極ji與yu散san熱re片pian間jian產chan生sheng較jiao大da的de分fen布bu電dian容rong。因yin此ci，在zai開kai關guan管guan的de集ji電dian極ji與yu散san熱re片pian間jian放fang置zhi絕jue緣yuan屏ping蔽bi金jin屬shu層ceng，並bing且qie散san熱re片pian接jie機ji殼ke地di，金jin屬shu層ceng接jie到dao熱re端duan零ling電dian位wei，減jian小xiao集ji電dian極ji與yu散san熱re片pian間jian藕ou合he電dian容rong
，從cong而er減jian小xiao散san熱re片pian產chan生sheng的de輻fu射she幹gan擾rao。針zhen對dui高gao頻pin變bian壓ya器qi
，首shou先xian應ying根gen據ju導dao磁ci體ti屏ping蔽bi性xing質zhi來lai選xuan擇ze導dao磁ci體ti結jie構gou
，如ru用yong罐guan型xing鐵tie芯xin和heEl型(xing)鐵(tie)芯(xin)，則(ze)導(dao)磁(ci)體(ti)的(de)屏(ping)蔽(bi)效(xiao)果(guo)很(hen)好(hao)。變(bian)壓(ya)器(qi)外(wai)加(jia)屏(ping)蔽(bi)時(shi)，屏(ping)蔽(bi)盒(he)不(bu)應(ying)緊(jin)貼(tie)在(zai)變(bian)壓(ya)器(qi)外(wai)麵(mian)，應(ying)留(liu)有(you)一(yi)定(ding)的(de)氣(qi)隙(xi)。如(ru)采(cai)用(yong)有(you)氣(qi)隙(xi)的(de)多(duo)層(ceng)屏(ping)蔽(bi)物(wu)時(shi)，所(suo)得(de)的(de)屏(ping)蔽(bi)效(xiao)果(guo)會(hui)更(geng)好(hao)。另(ling)外(wai)，在(zai)高(gao)頻(pin)變(bian)壓(ya)器(qi)中(zhong)，常(chang)常(chang)需(xu)要(yao)消(xiao)除(chu)初(chu)、次(ci)級(ji)線(xian)圈(quan)間(jian)的(de)分(fen)布(bu)電(dian)容(rong)
，可(ke)沿(yan)著(zhe)線(xian)圈(quan)的(de)全(quan)長(chang)，在(zai)線(xian)圈(quan)間(jian)墊(dian)上(shang)銅(tong)箔(bo)製(zhi)成(cheng)的(de)開(kai)路(lu)帶(dai)環(huan)，以(yi)減(jian)小(xiao)它(ta)們(men)之(zhi)間(jian)的(de)禍(huo)合(he)

，這(zhe)個(ge)開(kai)路(lu)帶(dai)環(huan)既(ji)與(yu)變(bian)壓(ya)器(qi)的(de)鐵(tie)芯(xin)連(lian)接(jie)
，又(you)與(yu)電(dian)源(yuan)的(de)地(di)連(lian)接(jie)

，起(qi)到(dao)靜(jing)電(dian)屏(ping)蔽(bi)作(zuo)用(yong)。如(ru)果(guo)條(tiao)件(jian)允(yun)許(xu)，對(dui)整(zheng)個(ge)開(kai)關(guan)電(dian)源(yuan)加(jia)裝(zhuang)屏(ping)蔽(bi)罩(zhao)，那(na)樣(yang)就(jiu)會(hui)更(geng)好(hao)地(di)抑(yi)製(zhi)輻(fu)射(she)幹(gan)擾(rao)。

結語

隨著開關電源的體積越來越小、功率密度越來越大
，EMI控製問題成為開關電源穩定性的一個關鍵因素。由上述分析可知
，采用EMI濾波技術、屏蔽技術、密封技術及接地技術等，可以有效地抑製
、消除幹擾源及受擾設備之間的禍合和輻射，切斷電磁幹擾的傳播途徑，從而提高開關電源的電磁兼容性。

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