開(kāi)關(guān)電源是一種應用功率半導體器件并綜合電力變換技術(shù)、電子電磁技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)等的電力電子產(chǎn)品。開(kāi)關(guān)電源是一種應用功率半導體器件并綜合電力變換技術(shù)、電子電磁技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)等的電力電子產(chǎn)品。同時(shí)開(kāi)關(guān)電源是嚴重的電磁干擾源，其產(chǎn)生的EMI信號通過(guò)傳導和輻射方式污染電磁環(huán)境，對通信設備和電子儀器造成干擾，因而在一定程度上限制了開(kāi)關(guān)電源的使用。
1開(kāi)關(guān)電源產(chǎn)生電磁干擾的原因
根據開(kāi)關(guān)電源工作原理知：開(kāi)關(guān)電源首先將工頻交流電整流為直流電，再逆變?yōu)楦哳l交流電，最后經(jīng)過(guò)整流濾波輸出，得到穩定的直流電壓。在電路中，功率三極管、二極管主要工作在開(kāi)關(guān)管狀態(tài)，且工作在微秒量級;三極管、二極管在開(kāi)一閉翻轉過(guò)程中，在上升、下降時(shí)間內電流變化大、易產(chǎn)生射頻能量，形成干擾源。同時(shí)，由于變壓器的漏感和輸出二極管的反向恢復電流造成的尖峰，也會(huì )形成潛在的電磁干擾。
開(kāi)關(guān)電源通常工作在高頻狀態(tài)，因而其分布電容不可忽略。一方面散熱片與開(kāi)關(guān)管的集電極間的絕緣片，由于其接觸面積較大，絕緣片較薄，因此，兩者間的分布電容在高頻時(shí)不能忽略，高頻電流會(huì )通過(guò)分布電容流到散熱片上，再流到機殼地，產(chǎn)生共模千擾;另一方面脈沖變壓器的初次級之間存在著(zhù)分布電容，可將初級繞組電壓直接耦合到次級繞組上，在次級繞組作直流輸出的兩條電源線(xiàn)上產(chǎn)生共模干擾。
2開(kāi)關(guān)電源電磁干擾的抑制措施
通常開(kāi)關(guān)電源EMI控制主要采用濾波技術(shù)、屏蔽技術(shù)、密封技術(shù)、接地技術(shù)等。EMI干擾按傳播途徑分為傳導干擾和輻射干擾。開(kāi)關(guān)電源主要是傳導干擾，且頻率范圍最寬，約為10kHz一30MHz。抑制傳導干擾的對策基本上10kHz一150kHz、150kHz一10MHz、10MHz以上三個(gè)頻段來(lái)解決。10kHz一150kHz范圍內主要是常態(tài)干擾，一般采用通用LC濾波器來(lái)解決。150kHz一10MHz范圍內主要是共模干擾，通常采用共模抑制濾波器來(lái)解決。10MHz以上頻段的對策是改進(jìn)濾波器的外形以及采取電磁屏蔽措施。
2.1濾波技術(shù)
通常干擾電流在導線(xiàn)上傳輸時(shí)有兩種方式：共模方式和差模方式。
在一般情況下差模干擾幅度小、頻率低、造成的干擾小;共模干擾幅度大、頻率高，還可以通過(guò)導線(xiàn)產(chǎn)生輻射，造成的干擾較大。若在交流電源輸人端采用適當的EMI濾波器，則可有效地抑制電磁干擾。電源線(xiàn)EMI濾波器基本原理如圖1所示，其中差模電容C1、C2用來(lái)短路差模干擾電流，而中間連線(xiàn)接地電容C3、C4則用來(lái)短路共模干擾電流。
2.2利用吸收回路抑制干擾
開(kāi)關(guān)管或二極管在開(kāi)通和關(guān)斷過(guò)程中，由于存在變壓器漏感和線(xiàn)路電感，二極管存儲電容和分布電容，容易在開(kāi)關(guān)管集電極、發(fā)射極兩端和二極管上產(chǎn)生尖峰電壓。通常情況下采用RC/RCD吸收回路，RCD浪涌電壓吸收回路如圖2所示。
當吸收回路上的電壓超過(guò)一定幅度時(shí)，各器件迅速導通，從而將浪涌能量泄放掉，同時(shí)將浪涌電壓限制在一定的幅度。
2.3利用開(kāi)關(guān)頻率調制技術(shù)抑制干擾
頻率控制技術(shù)是基于開(kāi)關(guān)干擾的能量主要集中在特定的頻率上，并具有較大的頻譜峰值。如果能將這些能量分散在較寬的頻帶上，則可以達到降低于擾頻譜峰值的目的。
通常有兩種處理方法：隨機頻率法和調制頻率法。隨機頻率法是在電路開(kāi)關(guān)間隔中加人一個(gè)隨機擾動(dòng)分量，使開(kāi)關(guān)干擾能量分散在一定范圍的頻帶中。研究表明，開(kāi)關(guān)干擾頻譜由原來(lái)離散的尖峰脈沖干擾變成連續分布干擾，其峰值大大下降。調制頻率法是在鋸齒波中加人調制波（白噪聲），在產(chǎn)生干擾的離散頻段周?chē)纬蛇咁l帶，將干擾的離散頻帶調制展開(kāi)成一個(gè)分布頻帶。這樣，干擾能量就分散到這些分布頻段上。在不影響變換器工作特性的情況下，這種控制方法可以很好地抑制開(kāi)通、關(guān)斷時(shí)的干擾。
2.4利用電磁屏蔽措施抑制干擾
開(kāi)關(guān)電源的屏蔽措施主要是針對開(kāi)關(guān)管和高頻變壓器而言。
開(kāi)關(guān)管工作時(shí)產(chǎn)生大量的熱量，需要給它裝散熱片，從而使開(kāi)關(guān)管的集電極與散熱片間產(chǎn)生較大的分布電容。因此，在開(kāi)關(guān)管的集電極與散熱片間放置絕緣屏蔽金屬層，并且散熱片接機殼地，金屬層接到熱端零電位，減小集電極與散熱片間藕合電容，從而減小散熱片產(chǎn)生的輻射干擾。
針對高頻變壓器，首先應根據導磁體屏蔽性質(zhì)來(lái)選擇導磁體結構，如用罐型鐵芯和El型鐵芯，則導磁體的屏蔽效果很好。變壓器外加屏蔽時(shí)，屏蔽盒不應緊貼在變壓器外面，應留有一定的氣隙。如采用有氣隙的多層屏蔽物時(shí)，所得的屏蔽效果會(huì )更好。另外，在高頻變壓器中，常常需要消除初、次級線(xiàn)圈間的分布電容，可沿著(zhù)線(xiàn)圈的全長(cháng)，在線(xiàn)圈間墊上銅箔制成的開(kāi)路帶環(huán)，以減小它們之間的禍合，這個(gè)開(kāi)路帶環(huán)既與變壓器的鐵芯連接，又與電源的地連接，起到靜電屏蔽作用。如果條件允許，對整個(gè)開(kāi)關(guān)電源加裝屏蔽罩，那樣就會(huì )更好地抑制輻射干擾。
結束語(yǔ)
隨著(zhù)開(kāi)關(guān)電源的體積越來(lái)越小、功率密度越來(lái)越大，EMI控制問(wèn)題成為開(kāi)關(guān)電源穩定性的一個(gè)關(guān)鍵因素。由上述分析可知，采用EMI濾波技術(shù)、屏蔽技術(shù)、密封技術(shù)及接地技術(shù)等，可以有效地抑制、消除干擾源及受擾設備之間的禍合和輻射，切斷電磁干擾的傳播途徑，從而提高開(kāi)關(guān)電源的電磁兼容性。
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