當開關電源的諧波電平在低頻段（頻率范圍0.15～30MHz）表現(xiàn)在電源線上時，稱之為傳導干擾。要抑制傳導干擾相對比較容易，只要使用適當?shù)腅MI濾波器，就能將其在電源線上的EMI信號電平抑制在相關標準規(guī)定的限值內(nèi)。

要使EMI濾波器對EMI信號有最佳的衰減性能，則濾波器阻抗應與電源阻抗失配，越失配，實現(xiàn)的衰減越理想，得到的插入損耗特性就越好。也就是說，如果噪音源內(nèi)阻是低阻抗的，則與之對接的EMI濾波器的輸入阻抗應該是高阻抗（如電感量很大的串聯(lián)電感）;如果噪音源內(nèi)阻是高阻抗的，則EMI濾波器的輸入阻抗應該是低阻抗（如容量很大的并聯(lián)電容）。這個原則也是設計抑制開關電源EMI濾波器必須遵循的。

幾乎所有設備的傳導干擾都包含共模噪音和差模噪音，開關電源也不例外。共模干擾是由于載流導體與大地之間的電位差產(chǎn)生的，其特點是兩條線上的雜訊電壓是同電位同向的;而差模干擾則是由于載流導體之間的電位差產(chǎn)生的，其特點是兩條線上的雜訊電壓是同電位反向的。通常，線路上干擾電壓的這兩種分量是同時存在的。由于線路阻抗的不平衡，兩種分量在傳輸中會互相轉變，情況十分復雜。典型的EMI濾波器包含了共模雜訊和差模雜訊兩部分的抑制電路，如圖1所示。

圖1 電源濾波器

圖中：

差模抑制電容Cx1、Cx2:0.1～0.47μF;

差模抑制電感L1、L2:100～130μH;

共模抑制電容Cy1、Cy2：《10000pF;

共模抑制電感L:15～25mH。

設計時，必須使共模濾波電路和差模濾波電路的諧振頻率明顯低于開關電源的工作頻率，一般要低于10kHz，即

圖二

在實際使用中，由于設備所產(chǎn)生的共模和差模的成分不一樣，可適當增加或減少濾波元件。具體電路的調(diào)整一般要經(jīng)過EMI試驗后才能有滿意的結果，安裝濾波電路時一定要保證接地良好，并且輸入端和輸出端要良好隔離，否則，起不到濾波的效果。

開關電源所產(chǎn)生的干擾以共模干擾為主，在設計濾波電路時可嘗試去掉差模電感，再增加一級共模濾波電感。常采用如圖2所示的濾波電路，可使開關電源的傳導干擾下降近30dB，比CISOR22標準的限值低了近6dB以上。

還有一個設計原則是不要過于追求濾波效果而造成成本過高，只要達到EMC標準的限值要求并有一定的余量（一般可控制在6dB左右）即可。

圖三

2、輻射EMI的抑制措施

如前所述，開關電源是一個很強的騷擾源，它來源于開關器件的高頻通斷和輸出整流二極管反向恢復。很強的電磁騷擾信號通過空間輻射和電源線的傳導而干擾鄰近的敏感設備。除了功率開關管和高頻整流二極管外，產(chǎn)生輻射干擾的主要元器件還有脈沖變壓器及濾波電感等。

雖然，功率開關管的快速通斷給開關電源帶來了更高的效益，但是，也帶來了更強的高頻輻射。要降低輻射干擾，可應用電壓緩沖電路，如在開關管兩端并聯(lián)RCD緩沖電路（如圖3所示），或電流緩沖電路，如在開關管的集電極上串聯(lián)20～80μH的電感。電感在功率開關管導通時能避免集電極電流突然增大，同時也可以減少整流電路中沖擊電流的影響。

圖3 R-C-D吸收電路

功率開關管的集電極是一個強干擾源，開關管的散熱片應接到開關管的發(fā)射極上，以確保集電極與散熱片之間由于分布電容而產(chǎn)生的電流流入主電路中。為減少散熱片和機殼的分布電容，散熱片應盡量遠離機殼，如有條件的話，可采用有屏蔽措施的開關管散熱片。

圖4 RC緩沖電路

整流二極管應采用恢復電荷小，且反向恢復時間短的，如肖特基管，最好是選用反向恢復呈軟特性的。另外在肖特基管兩端套磁珠和并聯(lián)RC吸收網(wǎng)絡均可減少干擾，電阻、電容的取值可為幾Ω和數(shù)千pF，電容引線應盡可能短，以減少引線電感。實際使用中一般采用具有軟恢復特性的整流二極管，并在二極管兩端并接小電容來消除電路的寄生振蕩（如圖4所示）。

負載電流越大，續(xù)流結束時流經(jīng)整流二極管的電流也越大，二極管反向恢復的時間也越長，則尖峰電流的影響也越大。采用多個整流二極管并聯(lián)來分擔負載電流，可以降低短路尖峰電流的影響。

開關電源必須屏蔽，采用模塊式全密封結構，建議用1mm以上厚度的鍍鋅鋼板，屏蔽層必須良好接地。在高頻脈沖變壓器初、次級之間加一屏蔽層并接地，可以抑制干擾的電場耦合。將高頻脈沖變壓器、輸出濾波電感等磁性元件加上屏蔽罩，可以將磁力線限制在磁阻小的屏蔽體內(nèi)。

根據(jù)以上設計思路，對輻射干擾超過標準限值20dB左右的某開關電源，采用了一些在實驗室容易實現(xiàn)的措施，進行了如下的改進：

（1）在所有整流二極管兩端并470pF電容;

（2）在開關管G極的輸入端并50pF電容，與原有的39Ω電阻形成一RC低通濾波器;

（3）在各輸出濾波電容（電解電容）上并一0.01μF電容;（4）在整流二極管管腳上套一小磁珠;

（5）改善屏蔽體的接地。

經(jīng)過上述改進后，該電源就可以通過輻射干擾測試的限值要求。

3、EMI濾波器的發(fā)展趨勢

90年代以來，隨著電子設備小型化和表面組裝技術的發(fā)展，電子元器件向小型化、片式化、復合化、多功能和高性能化發(fā)展，各種表面組裝元件逐漸成為電子元件的主流產(chǎn)品。因此，目前擺在傳統(tǒng)EMI濾波器面前的一個不可回避的問題是如何適應電子設備小型化的發(fā)展需求。目前，國際片式EMI濾波器以信號濾波器為主，可運用于電源的EMI濾波器較少。有效抑制開關電源噪聲的新一代EMI濾波器應該是由有效的共、差模扼流圈和若干電容組成的相關電路，為了減小體積，這些電感、電容元件應盡可能采用片式元件。以采用片式電容、電感為主的新一代EMI濾波器的出現(xiàn)和發(fā)展將是歷史的必然。與標準模塊電源的發(fā)展歷史一樣，新一代EMI濾波器也應該向標準模式電路的方向發(fā)展。由于目前直流系列片式電容發(fā)展迅速，所以新一代直流系列EMI濾波器的發(fā)展有可能成為現(xiàn)實。

4、結束語

開關電源技術是一項綜合性技術，可以利用先進的半導體電路設計技術、磁性材料、電感元件技術以及開關器件技術等來有效地減少和抑制EMI。目前，開關電源已日益廣泛地應用到各種控制設備、通信設備以及家用電器中，其電磁干擾問題及與其它電子設備的電磁兼容問題已日益成為人們關注的熱點，未來電磁干擾及其相關問題必將得到更多的研究。
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