中心議題：

• 開關電路電磁騷擾（EMD）的產生及傳播途經
• 開關電路電磁騷擾的抑製

解決方案：

• 選擇合適的開關電源電路拓撲及工作頻率
• 選擇合適的電路元器件
• 增加無源緩衝電路
• 一次整流電路中加功率因數校正(PFC）網絡
• 增加濾波網絡
• 接地
  

本文講述了開關電路電磁騷擾（EMD）的產生及傳播途經，重點介紹抑製開關電路電磁騷擾的措施和方法，包括選擇合適的開關電源電路拓撲及工作頻率
、選擇合適的電路元器件
、增加無源緩衝電路
、一次整流電路中加功率因數校正(PFC）網絡

、增加濾波網絡、接地等，這些措施和方法能明顯減小開關電路的騷擾。

隨(sui)著(zhe)現(xian)代(dai)科(ke)學(xue)技(ji)術(shu)的(de)發(fa)展(zhan)，開(kai)關(guan)電(dian)源(yuan)被(bei)廣(guang)泛(fan)應(ying)用(yong)於(yu)各(ge)種(zhong)電(dian)子(zi)設(she)備(bei)或(huo)係(xi)統(tong)之(zhi)中(zhong)。開(kai)關(guan)電(dian)源(yuan)性(xing)能(neng)的(de)好(hao)壞(huai)，直(zhi)接(jie)影(ying)響(xiang)設(she)備(bei)或(huo)係(xi)統(tong)的(de)正(zheng)常(chang)運(yun)行(xing)。開(kai)關(guan)電(dian)路(lu)是(shi)開(kai)關(guan)電(dian)源(yuan)的(de)核(he)心(xin)
，開(kai)關(guan)電(dian)路(lu)在(zai)高(gao)頻(pin)下(xia)的(de)通(tong)、斷過程產生大幅度的電壓跳變，即產生的dv/dtjuyoujiaodafududemaichong，pindaijiaokuanqiexiebofengfu，shikaiguandianyuandiancisaoraodezhuyaoyinsu。yizhikaiguandianludediancisaoraoyichengweitigaokaiguandianyuanxingnengdezhuyaotujing。

1 開關電路電磁騷擾（EMD）的產生及傳播途經

開關電源主要由一次整流電路、開關電路
、二次整流電路、反饋觸發控製電路組成。開關電路是開關電源的核心，主要由功率開關管S和高頻變壓器(L1及 L2)組成

，如圖1所示。

1.1 開關電路產生電磁騷擾的原因

功率開關管S的負載為高頻變壓器初級線圈L1
，是感性負載。在S導通瞬間
，L1產生很大的湧流

，並在其兩端出現較高的浪湧尖峰電壓；在S斷開瞬間，由於L1的漏磁通，致使一部分能量沒有從L1傳輸到二次線圈L2，儲藏在漏感中的這部分能量將和漏極電路中的電容、電阻形成帶有尖峰的衰減振蕩，疊加在關斷電壓上，形成關斷電壓尖峰，這種電壓會產生與L1接通時一樣的磁化衝擊電流瞬變
，這個噪聲會傳導到輸入輸出端，形成傳導騷擾，重者有可能擊穿開關管及該電路中其它元器件。

L1
，S和濾波電容C1構成的高頻開關電流環路可能會產生較大的空間輻射
，形成輻射騷擾。如果電容C1濾波容量不足或高頻特性不好

，電容上的高頻阻抗會使高頻電流以差模方式傳導到交流電源中形成傳導騷擾。

1.2 電磁騷擾的傳播途經

開關電源中的電磁騷擾對外表現為傳導幹擾和輻射幹擾。傳導幹擾可分為共模（CommonMode——CM）幹擾和差模（DifferentialMode——DM）幹擾。由於開關電路寄生參數的存在以及開關器件的高頻開通與關斷，使得開關電源在其輸入端（即交流電網側）產生較大的共模幹擾和差模幹擾。

共模幹擾的特點是幹擾的大小和方向一致，存在於電源任何一相對大地、或中線對大地間。共模幹擾也稱為縱模幹擾、不對稱幹擾或接地幹擾。是載流體與大地之間的幹擾。

開關電路在高頻情況下，由於dv/dt很高
，激發變壓器線圈間、以及開關管與散熱片間的寄生電容，從而產生了共模幹擾。如圖1中的虛線所示，共模幹擾電流從具有高dv/dt的開關管S出發經過分布電容Ci流經接地散熱片和地線，再由高頻LISN網絡（由兩個50Ω電阻等效）流回輸入線路。

差模幹擾的特點是大小相等，方向相反，存在於電源相線與中線及相線與相線之間。差模幹擾也稱為常模幹擾、橫模幹擾或對稱幹擾。是施加於載流體之間的幹擾。

開關電路中的電流在高頻情況下作開關變化，從而在輸入、輸出的濾波電容上產生很高的di/dt，即在濾波電容的等效電感或阻抗上感應了幹擾電壓。這時就會產生差模幹擾，如圖1中的實線所示。故選用高質量的濾波電容（等效電感或阻抗很低）可以降低差模幹擾。

共(gong)模(mo)幹(gan)擾(rao)說(shuo)明(ming)幹(gan)擾(rao)是(shi)由(you)輻(fu)射(she)或(huo)串(chuan)擾(rao)耦(ou)合(he)到(dao)電(dian)路(lu)中(zhong)的(de)

，而(er)差(cha)模(mo)幹(gan)擾(rao)則(ze)說(shuo)明(ming)幹(gan)擾(rao)源(yuan)於(yu)同(tong)一(yi)條(tiao)電(dian)源(yuan)電(dian)路(lu)的(de)。通(tong)常(chang)這(zhe)兩(liang)種(zhong)幹(gan)擾(rao)是(shi)同(tong)時(shi)存(cun)在(zai)的(de)，由(you)於(yu)線(xian)路(lu)阻(zu)抗(kang)的(de)不(bu)平(ping)衡(heng)，兩(liang)種(zhong)幹(gan)擾(rao)在(zai)傳(chuan)輸(shu)中(zhong)還(hai)會(hui)相(xiang)互(hu)轉(zhuan)化(hua)，情(qing)況(kuang)十(shi)分(fen)複(fu)雜(za)。

2 開關電路電磁騷擾的抑製

2.1 選擇合適的開關電源電路拓撲及工作頻率

開kai關guan電dian源yuan的de工gong作zuo頻pin率lv與yu其qi產chan生sheng的de騷sao擾rao強qiang度du密mi切qie相xiang關guan。低di的de開kai關guan電dian源yuan工gong作zuo頻pin率lv不bu但dan可ke以yi減jian少shao騷sao擾rao的de高gao頻pin分fen量liang，其qi傳chuan導dao騷sao擾rao和he輻fu射she騷sao擾rao的de傳chuan播bo效xiao率lv也ye會hui大da大da降jiang低di。

2.2 選擇合適的電路元器件

在開關電路中，開關管是核心，不同品牌的開關管輻射騷擾相差可達15～20dB。開關電路中另一關鍵部件是脈衝變壓器，脈衝變壓器對電磁兼容的影響表現在兩個方麵：一個是初級線圈與次級線圈的分布電容Cd
，一個是脈衝變壓器的漏磁。通過在初級線圈與次級線圈間加靜電屏蔽層並引出接地，該接地線盡量靠近開關管的發射極接直流輸入的0V地(熱地)

，這樣可以大大減小分布電容Cd，從而減少了初
、次級的電場的耦合騷擾。為了減小脈衝變壓器的漏磁，可以選擇封閉磁芯(如環形)，封閉磁芯比開口磁芯的漏磁小。還可以通過在脈衝變壓器外包高磁導率的屏蔽材料抑製滑磁。從而減小了通過漏磁輻射的騷擾。

2.3 增加無源緩衝電路
[page] 緩衝電路不僅可以抑製開通時的di/dt、限製關斷時的dv/dt，還具有電路簡單
、成本較低的特點
，因而得到了廣泛應用。

在開關電路的S兩端並聯RC〔如圖2(a)所示〕或DRC〔如圖2(b)所示〕吸收電路，可吸收S接通和斷開瞬間產生的較高的浪湧尖峰電壓
，降低開關電路產生的電磁騷擾。

2.4 一次整流電路中加功率因數校正(PFC）網絡

對(dui)一(yi)次(ci)整(zheng)流(liu)電(dian)路(lu)來(lai)講(jiang)，最(zui)顯(xian)著(zhu)的(de)騷(sao)擾(rao)是(shi)整(zheng)流(liu)電(dian)路(lu)作(zuo)為(wei)諧(xie)波(bo)源(yuan)對(dui)交(jiao)流(liu)電(dian)網(wang)的(de)騷(sao)擾(rao)，導(dao)致(zhi)交(jiao)流(liu)電(dian)網(wang)的(de)波(bo)形(xing)畸(ji)變(bian)
，功(gong)率(lv)因(yin)數(shu)偏(pian)低(di)。為(wei)解(jie)決(jue)這(zhe)個(ge)問(wen)題(ti)
，可(ke)在(zai)一(yi)次(ci)整(zheng)流(liu)電(dian)路(lu)加(jia)入(ru)現(xian)成(cheng)的(de)功(gong)率(lv)因(yin)數(shu)校(xiao)正(zheng)(PFC——PowerFactorCorrection）模塊，通過補償可把功率因數提高到0.99以上。

2.5 增加濾波網絡

濾波是抑製幹擾的一種有效措施
，尤其是在對付開關電源的傳導幹擾和某些輻射幹擾方麵，具有明顯的效果。電磁幹擾（EMI）濾波器是以能夠有效抑製電磁幹擾為目標的濾波器，可分為信號線EMI濾波器、電源EMI濾波器
、印刷電路板EMI濾波器
、反射EMI濾波器、隔離EMI濾波器等。

2.6 接地

2.6.1 接地的作用

電子設備一般有兩種接地，一種是安全接地
，即將機殼接地，以保護工作人員的安全；另(ling)一(yi)種(zhong)是(shi)工(gong)作(zuo)接(jie)地(di)，給(gei)電(dian)路(lu)係(xi)統(tong)提(ti)供(gong)一(yi)個(ge)基(ji)準(zhun)電(dian)位(wei)，同(tong)時(shi)也(ye)可(ke)將(jiang)高(gao)頻(pin)幹(gan)擾(rao)引(yin)走(zou)。但(dan)是(shi)，不(bu)正(zheng)確(que)的(de)工(gong)作(zuo)接(jie)地(di)反(fan)而(er)會(hui)增(zeng)加(jia)幹(gan)擾(rao)
，比(bi)如(ru)共(gong)地(di)線(xian)幹(gan)擾(rao)，地(di)環(huan)路(lu)幹(gan)擾(rao)等(deng)。

2.6.2 接地的種類及接地要求

1）單點接地工作接地按工作頻率采用不同的接地方式
，工作頻率<1MHz時采用單點接地，地線的長度（L/m）與截麵積（S/mm2）的關係為S>0.83L。

2）多點接地工作頻率>30MHz時采用多點接地。工作頻率在上述兩者之間的可采用混合接地式。

3）浮fu地di浮fu地di是shi電dian路lu的de地di與yu大da地di無wu導dao體ti連lian接jie。浮fu地di還hai可ke以yi使shi不bu同tong電dian位wei間jian的de電dian路lu配pei合he變bian得de容rong易yi。實shi現xian電dian路lu或huo設she備bei浮fu地di的de方fang法fa有you變bian壓ya器qi隔ge離li和he光guang電dian隔ge離li。浮fu地di的de最zui大da優you點dian是shi該gai電dian路lu不bu受shou大da地di電dian性xing能neng的de影ying響xiang，抗kang幹gan擾rao性xing能neng好hao。其qi缺que點dian是shi由you於yu設she備bei不bu與yu公gong共gong地di相xiang連lian，容rong易yi在zai兩liang者zhe間jian造zao成cheng靜jing電dian積ji累lei
，當dang電dian荷he積ji累lei到dao一yi定ding程cheng度du後hou，在zai設she備bei地di與yu公gong共gong地di之zhi間jian的de電dian位wei差cha可ke能neng引yin起qi劇ju烈lie的de靜jing電dian放fang電dian
，而er成cheng為wei破po環huan性xing很hen強qiang的de騷sao擾rao源yuan。

4）pingbididianludepingbiti，jiyongpingbicailiaojiangdiancifusheyuanpingbiqilai，bingjiangpingbitijiedi，yijiangdidiancifushedeganrao。pingbitineidedianludixianzhinengyidianjiepingbiti，erbudeliyongpingbitizuofanhuidaoti。

5）電纜的屏蔽層地對於多層屏蔽電纜，每個屏蔽層應在一點接地，各屏蔽層應相互絕緣。當電纜長度大於工作信號波長的0.15倍時，采用間隔工作信號波長的0.15倍的多點接地式，如果不能實現，則至少應將屏蔽層兩端接地。

2.7 電路元器件安裝要合理

電路元器件安裝上應使輸入交流和輸出直流插座分開並遠離。布線嚴格分開,簡化電流通路的途徑, 減少相互交叉幹擾,同時使輸入、輸出布線遠離靜電場和電磁場噪聲產生源。另外,凡是含有大的電流、電壓變化率的器件 (功率晶體管和開關二極管等)的電路應合理布局。盡可能縮短具有高的di/dt
、dv/dt的布線,減小噪聲輻射源的有效區域。功率晶體管和開關二極管與散熱器組裝在一起時,用銅板屏蔽晶體管,以減小由於寄生電容引起的噪聲傳播。

3 結語

抑製開關電源的騷擾是開發應用開關電源的一個重要課題，因此，在減少和抑製EMI方麵，除了上述抗幹擾的措施和方法外，還要充分有效地利用了先進的半導體設計技術、磁性材料
、電感元件技術、開關器件技術，如移相式全橋ZVS－PWM技術
；零電壓過渡（ZVT）和零電流過渡（ZCT）的PWM技術；功率因數校正控製技術等。實踐證明，這些措施和方法對減小開關電路的騷擾具有明顯的效果。