高頻開關電源自身存在的電磁煩擾（EMI）問題假如處理不好，不只簡略對電網構成污染，直接影響其他用電設備的正常作業(yè)，而且傳入空間也易構成電磁污染，由此產生了高頻開關電源的電磁兼容（EMC）問題。
文章關鍵對鐵路信號電源屏運用的1200W（24V/50A）高頻開關電源模塊所存在的電磁煩擾超標問題進行分析，并提出改善辦法。高頻開關電源產生的電磁煩擾可分為傳導煩擾和輻射煩擾兩大類。傳導煩擾經過溝通電源傳達，頻率低于30MHz；輻射煩擾經過空間傳達，頻率在30～1000MHz。
1高頻開關電源的電路結構
高頻開關電源的主拓撲電路原理，如圖1所示。
2高頻開關電源電磁煩擾源的分析
在圖1a電路中的整流器、功率管Q1，在圖1b電路中的功率管Q2～Q5、高頻變壓器T1、輸出整流二極管D1～D2都是高頻開關電源作業(yè)時產生電磁煩擾的首要煩擾源，詳細分析如下。
（1）整流器整流進程產生的高次諧波會沿著電源線產生傳導煩擾和輻射煩擾。
（2）開關功率管作業(yè)在高頻導通和截止的狀況，為了下降開關損耗，前進電源功率密度和全體功率，開關管的翻開和關斷的速度越來越快，一般在幾微秒，開關管以這樣的速度翻開和關斷，構成了浪涌電壓和浪涌電流，會產生高頻高壓的尖峰諧波，對空間和溝通輸入線構成電磁煩擾。
（3）高頻變壓器T1進行功率轉換的一起，產生了交變的電磁場，向空間輻射電磁波，構成了輻射煩擾。變壓器的分布電感和電容產生振動，并經過變壓器初次級之間的分布電容耦合到溝通輸入回路，構成傳導煩擾。
（4）在輸出電壓比較低的情況下，輸出整流二極管作業(yè)在高頻開關狀態(tài)，也是一種電磁煩擾源。
由于二極管的引線寄生電感、結電容的存在以及反向恢復電流的影響，使之作業(yè)在很高的電壓和電流變化率下，二極管反向恢復的時間越長，則尖峰電流的影響也越大，煩擾信號就越強，由此產生高頻衰減振動，這是一種差模傳導煩擾。
一切產生的這些電磁信號，經過電源線、信號線、接地線等金屬導線傳輸到外部電源構成傳導煩擾。經過導線和器件輻射或經過充當天線的互連線輻射的煩擾信號構成輻射煩擾。
3針對高頻開關電源電磁煩擾的電磁兼容規(guī)劃
（1）開關電源進口加電源濾波器，克制開關電源所產生的高次諧波。
（2）輸入輸出電源線上加鐵氧體磁環(huán)，一方面克制電源線內的高頻共模，另一方面減小經過電源線輻射的煩擾能量。
（3）電源線盡可能挨近地線，以減小差模輻射的環(huán)路面積；把輸入溝通電源線和輸出直流電源線分開走線，減小輸入輸出間的電磁耦合；信號線遠離電源線，挨近地線走線，而且走線不要過長，以減小回路的環(huán)面積；PCB板上的線條寬度不能突變，角落選用圓弧過渡，盡量不選用直角或尖角。
（4）對芯片和MOS開關管設備去耦電容，其方位盡可能地挨近并聯(lián)在器件的電源和接地管腳。
（5）由于接地導線存在Ldi/dt，PCB板和機殼間接地選用銅柱聯(lián)接，對不適合用銅柱聯(lián)接的選用較粗的導線，并就近接地。
（6）在開關管以及輸出整流二極管兩端加RC吸收電路，吸收浪涌電壓。
4高頻開關電源電磁煩擾檢驗曲線
在3m法電波暗室對實驗樣機進行檢驗，其L、N線的傳導煩擾檢測曲線如圖2、3所示，輻射煩擾的垂直極化掃描曲線如圖4、5所示。
根據鐵路客運專線標準規(guī)則，傳導煩擾限值和輻射煩擾限值如表1、2所示。
本開關電源 經過了傳導煩擾的檢驗，檢驗波形如圖2、3所示。輻射煩擾高頻段230～1000MHz也檢驗合格，如圖5所示。只是在30～200MHz頻段規(guī)模內的垂直極化目標超標， 超標20dB，如圖4所示。
由檢驗效果可以看出，經過電磁兼容規(guī)劃在傳導煩擾克制方面取得了杰出效果，在高頻段輻射煩擾的規(guī)劃也達到了預期效果，下面還需對在30～200MHz頻段規(guī)模內的輻射煩擾進行改善規(guī)劃。
由圖4可以看出，本開關電源存在輻射煩擾超標的現象，為了克制電磁煩擾而運用鐵氧體元件，價格便宜，效果明顯。
鐵氧體元件等效電路是電感L和電阻R組成的串聯(lián)電路，L和R都是頻率的函數。低頻時，R很小，L起首要效果，電磁煩擾被反射而受到克制；高頻時，R增大，電磁煩擾被吸收并轉換成熱能，使高頻煩擾大大衰減。不同的鐵氧體克制元件，有不同的 克制頻率規(guī)模。總歸，選擇和設備鐵氧體元件可參照如下幾條：
（1）鐵氧體的體積越大，克制效果越好；
（2）在體積一守時，長而細的形狀比短而粗的克制效果好；
（3）內徑越小克制效果也越好；
（4）橫截面越大，越不易飽滿；
（5）磁導率越高，克制的頻率就越低；
（6）鐵氧體克制元件應當設備在挨近煩擾源的當地；
（7）在輸入、輸出導線上設備時，應盡量挨近屏蔽殼的進、出口處。
根據上面臨高頻開關電源煩擾源和鐵氧體元件的分析，決定在挨近煩擾源的當地套磁珠與磁環(huán)。
圖1a中電容C1的接地端套鐵氧體磁珠（φ3.5×φ1.3×3.5），圖1b中整流二極管D1和D2運用肖特基二極管，其陽極套鐵氧體磁珠（φ3.5×φ1.3×3.5），直流輸出線纜用鐵氧體磁環(huán)（φ13.5×φ7.5×7）繞兩圈且挨近出口處。經過處理后從頭檢驗，其掃描曲線如圖6所示。
由此可見，大部分頻段的輻射煩擾已被克制到標準要求以下，但在頻率81、138、165kHz附近處依然超標。
根據對開關電源電磁煩擾源的分析可知，在圖1b電路中高頻變壓器T1也是一個煩擾源。為了阻止高頻變壓器產生的煩擾信號以輻射方法發(fā)射，把變壓器的外殼用屏蔽資料銅箔環(huán)繞一圈構成一回路加以屏蔽，以切斷變壓器經過空間耦合構成的輻射煩擾傳達途徑。
而且為了減少因變壓器側注冊時電流瞬間突變產生的di／dt煩擾，在變壓器T1的 側串進1個電感，以減小器件的注冊損耗，下降輻射煩擾信號。經過整改后，輻射煩擾大大下降，再次對本電源輻射煩擾進行檢驗，完全達到了標準要求，其檢驗效果如圖7所示。
5隨著高頻開關電源等電子產品電磁兼容重要性的凸現，我們應該在產品規(guī)劃初期階段，一起進行電磁兼容規(guī)劃，此刻結構和電路計劃沒有定型，可選用的方法較多。
假如等到出產階段再去解決，不但給技術和工藝上帶來很大難度，而且會構成人力、財力和時間的極大浪費。所以，要走出規(guī)劃修改法的誤區(qū)，正確運用系統(tǒng)規(guī)劃法。
與EMI相關的要素多且復雜，僅做到上述的幾點辦法是遠遠不夠的，還有接地技能、PCB布局走線等都很重要。電磁兼容的規(guī)劃任重而道遠，我們要不斷進行研究探究，使我國的電子產品電磁兼容水平與世界同步。
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