摘要：開關(guān)電源由于本身工作特性使得電磁干擾問題相當(dāng)突出。從開關(guān)電源電磁干擾的模型入手論述了開關(guān)電源電磁兼容問題出現(xiàn)的原因及種類，并給出了常用的抑制開關(guān)電源電磁干擾的措施、濾波器設(shè)計(jì)及參數(shù)選擇。

0引言

近年來，開關(guān)電源以其效率高、體積小、輸出穩(wěn)定性好的優(yōu)點(diǎn)而迅速發(fā)展起來。但是，由于開關(guān)電源工作過程中的高頻率、高di/dt和高dv/dt使得電磁干擾問題非常突出。國內(nèi)已經(jīng)以新的3C認(rèn)證取代了CCIB和CCEE認(rèn)證，使得對(duì)開關(guān)電源在電磁兼容方面的要求更加詳細(xì)和嚴(yán)格。如今，如何降低甚至消除開關(guān)電源的EMI問題已經(jīng)成為全球開關(guān)電源設(shè)計(jì)師以及電磁兼容（EMC）設(shè)計(jì)師非常關(guān)注的問題。本文討論了開關(guān)電源電磁干擾形成的原因以及常用的EMI抑制方法。

1開關(guān)電源的干擾源分析

開關(guān)電源出現(xiàn)電磁干擾最根本的原因，就是其在工作過程中出現(xiàn)的高di/dt和高dv/dt，它們出現(xiàn)的浪涌電流和尖峰電壓形成了干擾源。工頻整流濾波使用的大電容充電放電、開關(guān)管高頻工作時(shí)的電壓切換、輸出整流二極管的反向恢復(fù)電流都是這類干擾源。開關(guān)電源中的電壓電流波形大多為接近矩形的周期波，比如開關(guān)管的驅(qū)動(dòng)波形、MOSFET漏源波形等。關(guān)于矩形波，周期的倒數(shù)決定了波形的基波頻率；兩倍脈沖邊緣上升時(shí)間或下降時(shí)間的倒數(shù)決定了這些邊緣引起的頻率分量的頻率值，典型的值在MHz范圍，而它的諧波頻率就更高了。這些高頻信號(hào)都對(duì)開關(guān)電源基本信號(hào)，尤其是控制電路的信號(hào)造成干擾。

開關(guān)電源的電磁噪聲從噪聲源來說可以分為兩大類。一類是外部噪聲，例如，通過電網(wǎng)傳輸過來的共模和差模噪聲、外部電磁輻射對(duì)開關(guān)電源控制電路的干擾等。另一類是開關(guān)電源自身出現(xiàn)的電磁噪聲，如開關(guān)管和整流管的電流尖峰出現(xiàn)的諧波及電磁輻射干擾。

如圖1所示，電網(wǎng)中含有的共模和差模噪聲對(duì)開關(guān)電源出現(xiàn)干擾，開關(guān)電源在受到電磁干擾的同時(shí)也對(duì)電網(wǎng)其他設(shè)備以及負(fù)載出現(xiàn)電磁干擾（如圖中的返回噪聲、輸出噪聲和輻射干擾）。進(jìn)行開關(guān)電源EMI/EMC設(shè)計(jì)時(shí)一方面要防止開關(guān)電源對(duì)電網(wǎng)和附近的電子設(shè)備出現(xiàn)干擾，另一方面要加強(qiáng)開關(guān)電源本身對(duì)電磁騷擾環(huán)境的適應(yīng)能力。下面具體分析開關(guān)電源噪聲出現(xiàn)的原因和途徑。

圖1開關(guān)電源噪聲類型圖

1.1電源線引入的電磁噪聲

電源線噪聲是電網(wǎng)中各種用電設(shè)備出現(xiàn)的電磁騷擾沿著電源線傳播所造成的。電源線噪聲分為兩大類：共模干擾、差模干擾。共模干擾（Common-modeInterference）含義為任何載流導(dǎo)體與參考地之間的不希望有的電位差；差模干擾（Differential-modeInterference）含義為任何兩個(gè)載流導(dǎo)體之間的不希望有的電位差。兩種干擾的等效電路如圖2[1]所示。圖中Cp1為變壓器初、次級(jí)之間的分布電容，Cp2為開關(guān)電源與散熱器之間的分布電容（即開關(guān)管集電極與地之間的分布電容）。

圖2兩種干擾的等效電路

如圖2（a）所示，開關(guān)管V1由導(dǎo)通變?yōu)榻刂範(fàn)顟B(tài)時(shí)，其集電極電壓突升為高電壓，這個(gè)電壓會(huì)引起共模電流Icm2向Cp2充電和共模電流Icm1向Cp1充電，分布電容的充電頻率即開關(guān)電源的工作頻率。則線路*模電流總大小為（Icm1＋I(xiàn)cm2）。如圖2（b）所示，當(dāng)V1導(dǎo)通時(shí)，差模電流Idm和信號(hào)電流IL沿著導(dǎo)線、變壓器初級(jí)、開關(guān)管組成的回路流通。由等效模型可知，共模干擾電流不通過地線，而通過輸入電源線傳輸。而差模干擾電流通過地線和輸入電源線回路傳輸。所以，我們?cè)O(shè)置電源線濾波器時(shí)要考慮到差模干擾和共模干擾的差別，在其傳輸途徑上使用差?；蚬材V波元件抑制它們的干擾，以達(dá)到最好的濾波效果。