1.開關(guān)電源的電磁干擾的產(chǎn)生與傳輸
電磁干擾傳輸有兩種方法：一種是傳導(dǎo)傳輸方法，另一種則是輻射傳輸方法。傳導(dǎo)傳輸是在干擾源和活絡(luò)設(shè)備之間有完整的電路聯(lián)接，干擾信號沿著聯(lián)接電路傳遞到接收器而產(chǎn)生電磁干擾現(xiàn)象。
輻射傳輸是干擾信號通過介質(zhì)以電磁波的方法向外傳達(dá)的干擾方法。常見的輻射耦合有三種：1）一個天線發(fā)射的電磁波被另一個天線意外地接收，稱為天線對天線的耦合；2）空間電磁場經(jīng)導(dǎo)線感應(yīng)而耦合，稱為場對線的耦合。3）兩根平等導(dǎo)線之間的高頻信號彼此感應(yīng)而構(gòu)成的耦合，稱為線對線的感應(yīng)耦合。
2.電磁干擾的產(chǎn)生機(jī)理
從被干擾的活絡(luò)設(shè)備視點(diǎn)來說，干擾耦合又可分為傳導(dǎo)耦合和輻射耦合兩類。
●傳導(dǎo)耦合模型
傳導(dǎo)耦合按其原理可分為電阻性耦合、電容性耦合和電理性耦合三種底子耦合方法。
●輻射耦合模型
輻射耦合是干擾耦合的另一種方法，除了從干擾源宣告的有意輻射外，還有很多的無意輻射。一同，PCB板上的走線無論是電源線、信號線、時鐘線、數(shù)據(jù)線或許控制線等，都能起到天線的作用，即可輻射出干擾波，又可起到接收作用。
3.開關(guān)電源的電磁干擾控制技能
①傳輸通道仰制
●濾波：在規(guī)劃和選用濾波器時應(yīng)留心頻率特性、耐壓功用、額定電流、阻抗特性、屏蔽和可靠性。濾波器的設(shè)備正確與否對其插入損耗特性影響很大，只要設(shè)備方位恰當(dāng)，設(shè)備方法正確，才干對干擾起到預(yù)期的濾波作用。在設(shè)備濾波器時應(yīng)考慮設(shè)備方位，輸入輸出側(cè)的配線有必要屏蔽隔絕，以及高頻接地和搭接方法。
●屏蔽：電磁屏蔽按原理可分為電場屏蔽、磁場屏蔽和電磁場屏蔽三種。電場屏蔽包括靜電屏蔽和交變電場屏蔽；磁場屏蔽包括低頻磁場屏蔽和高頻磁場屏蔽。不同類型的電磁屏蔽對屏蔽體的要求不同。在實(shí)踐的屏蔽中，電磁屏蔽效能更大程度上依賴于屏蔽體的結(jié)構(gòu)，即導(dǎo)電的連續(xù)性。實(shí)踐的屏蔽體由于制造、裝置、修補(bǔ)、散熱、調(diào)查及接口聯(lián)接要求，其上面一般都開有形狀各異、尺度不同的孔縫，這些孔縫關(guān)于屏蔽體的屏蔽效能起著重要的影響作用，因此有必要采納方法來仰制孔縫的電磁泄露。
●接地：接地有安全接地和信號接地兩種。一同，接地也會引進(jìn)接地阻抗及地回路干擾。接地技能包括接地址的挑選、電路組合、接地的規(guī)劃和仰制接地干擾方法的合理運(yùn)用等。
●搭接：搭接是指導(dǎo)體間低阻抗聯(lián)接，只要良好的搭接才干使電路完結(jié)其規(guī)劃功用，使干擾的各種仰制方法得以發(fā)揮作用。搭接方法可分為永久性搭接和半永久性搭接兩種，而搭接類型分為直接搭接和直接搭接。
●布線：布線是印刷電路板電磁兼容性規(guī)劃的要害，應(yīng)挑選合理的導(dǎo)線寬度，采納正確的布線戰(zhàn)略，如加粗地線，將地線閉組成環(huán)路，減少導(dǎo)線不連續(xù)性，選用多層板等。
②空間分別
空間分別是仰制空間輻射打擾和感應(yīng)耦合打擾的有用方法，通過加大打擾源和接受器活絡(luò)設(shè)備之間的空間間隔，使打擾電磁場抵達(dá)活絡(luò)設(shè)備時的強(qiáng)度已衰減到低于接受設(shè)備活絡(luò)度門限，然后抵達(dá)仰制電磁干擾的目的。由電磁場理論可知，場強(qiáng)在近區(qū)感應(yīng)場中以1/r3的方法衰減，遠(yuǎn)區(qū)輻射場的場強(qiáng)分布按1/r方法減小。因此，為了滿足體系的電磁兼容性要求，盡量將組成體系的各個設(shè)備間的空間間隔增大。在設(shè)備、體系布線中，約束平行線纜的最小間隔，以減少串?dāng)_。在PCB規(guī)劃中，規(guī)矩引線條間的最小間隔。別的，空間分別也包括在空間有限的情況下，對打擾源輻射方向的方位調(diào)整、打擾源電場矢量與磁場矢量的空間取向的控制。
③時間分別
當(dāng)打擾源十分強(qiáng)，不易選用其他方法可靠仰制時，通常選用時間分隔的方法，使有用信號在打擾信號中止發(fā)射的時間內(nèi)傳輸，或許當(dāng)強(qiáng)打擾信號發(fā)射時，使易受打擾的活絡(luò)設(shè)備短時關(guān)閉，以防止遭受損害。時間分隔控制有兩種方法，一種是主動時間分隔，適用于有用信號出現(xiàn)時間與干擾信號出現(xiàn)時間有承認(rèn)先后聯(lián)系的情況；另一種是被迫時間分隔，依照干擾信號與有用信號出現(xiàn)的特征使其間某一信號靈敏關(guān)閉，然后抵達(dá)時間上不重合、不掩蓋的控制要求。
④頻譜管理
頻譜的規(guī)劃劃分是把各頻段劃分給各種無線電業(yè)務(wù)，為特定用戶擬定頻段。擬定國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范是防止干擾以及在某些情況下確保通訊體系抵達(dá)所需通訊功用的根底。這包括無線電設(shè)備的核準(zhǔn)程序，無線電發(fā)射機(jī)、接收機(jī)和其他設(shè)備型號核準(zhǔn)所要求的最低功用標(biāo)準(zhǔn)文件。
⑤電氣隔絕
電氣隔絕是防止電路中傳導(dǎo)干擾的可靠方法，一同還能使有用信號正常耦合傳輸。常見的電氣隔絕耦合方法有機(jī)械耦合、電磁耦合、光電耦合等。DC/DC變換器是一種運(yùn)用廣泛的電器隔絕器件，它將一種直流電壓變換成另一種直流電壓，為了防止多個設(shè)備共用一個電源引起共電源內(nèi)阻干擾，運(yùn)用DC/DC變換器單獨(dú)對各路供電，以保證電路不受電源中的信號干擾。
一、開關(guān)電源產(chǎn)生干擾的原因
開關(guān)電源首先將工頻交流整流為直流，再逆變?yōu)楦哳l，終究通過整流濾波電路輸出，得到安穩(wěn)的直流電壓，因此本身含有很多的諧波干擾。一同，由于變壓器的漏感和輸出二極管的反向恢復(fù)電流構(gòu)成的尖峰，都構(gòu)成了潛在的電磁干擾。開關(guān)電源中的干擾源首要會集在電壓、電流改變大的元器件上，突出表現(xiàn)在開關(guān)管、二極管、高頻變壓器等上。
①開關(guān)電路產(chǎn)生的電磁干擾
開關(guān)電路是開關(guān)電源的首要干擾源之一。開關(guān)電路是開關(guān)電源的中心，首要由開關(guān)管和高頻變壓器組成。它產(chǎn)生的du/dt具有較大崎嶇的脈沖，頻帶較寬且諧波豐盛。這種脈沖干擾產(chǎn)生的首要原因是：開關(guān)管負(fù)載為高頻變壓器初級線圈，是理性負(fù)載。在開關(guān)管導(dǎo)通瞬間，初級線圈產(chǎn)生很大的涌流，并在初級線圈的兩端出現(xiàn)較高的浪涌尖峰電壓；在開關(guān)管斷開瞬間，由于初級線圈的漏磁通，致使一部分能量沒有從一次線圈傳輸?shù)蕉尉€圈，儲藏在電感中的這部分能量將和集電極電路中的電容、電阻構(gòu)成帶有尖峰的衰減振蕩，疊加在關(guān)斷電壓上，構(gòu)成關(guān)斷電壓尖峰。電源電壓中止會產(chǎn)生與初級線圈接通時相同的磁化沖擊電流瞬變，這種瞬變是一種傳導(dǎo)型電磁干擾，既影響變壓器初級，還會使傳導(dǎo)干擾回來配電體系，構(gòu)成電網(wǎng)諧波電磁干擾，然后影響其他設(shè)備的安全和經(jīng)濟(jì)運(yùn)轉(zhuǎn)。
②整流電路產(chǎn)生的電磁干擾
整流電路中，在輸出整流二極管截止時有一個反向電流，它恢復(fù)到零點(diǎn)的時間與結(jié)電容等因素有關(guān)。其間，能將反向電流靈敏恢復(fù)到零的二極管稱為硬恢復(fù)特性二極管，這種二極管在變壓器漏感和其他分布參數(shù)的影響下將產(chǎn)生較強(qiáng)的高頻干擾，其頻率可達(dá)幾十MHz。高頻整流回路中的整流二極管正向?qū)〞r有較大的正向電流流過，在其受反偏電壓而轉(zhuǎn)向截止時，由于PN結(jié)中有較多的載流子積累，因此在載流子消失之前的一段時間里，電流會反向活動，致使載流子消失的反向恢復(fù)電流急劇減少而產(chǎn)生很大的電流改變（di/dt）。
③高頻變壓器
高頻變壓器的初級線圈、開關(guān)管和濾波電容構(gòu)成的高頻開關(guān)電流環(huán)路可能會產(chǎn)生較大的空間輻射，構(gòu)成輻射干擾。假如電容濾波容量缺少或高頻特性不好，電容上的高頻阻抗會使高頻電流以差模方法傳導(dǎo)到交流電源中構(gòu)成傳導(dǎo)干擾。需求留心的是，在二極管整流電路產(chǎn)生的電磁干擾中，整流二極管反向恢復(fù)電流的di/dt遠(yuǎn)比續(xù)流二極管反向恢復(fù)電流的di/dt大得多。作為電磁干擾源來研討，整流二極管反向恢復(fù)電流構(gòu)成的干擾強(qiáng)度大、頻帶寬?？墒?，整流二極管產(chǎn)生的電壓跳變遠(yuǎn)小于功率開關(guān)管導(dǎo)通和關(guān)斷時產(chǎn)生的電壓跳變。因此，也可不計(jì)整流二極管產(chǎn)生的│dv/dt│影響，把整流電路當(dāng)成電磁干擾耦合通道的一部分來研討。
④分布電容引起的干擾
開關(guān)電源作業(yè)在高頻情況，因此其分布電容不可忽略。一方面，散熱片與開關(guān)管集電極間的絕緣片觸摸面積較大，且絕緣片較薄，因此兩者間的分布電容在高頻時不能忽略。高頻電流會通過分布電容流到散熱片上，再流到機(jī)殼地，產(chǎn)生共模干擾；另一方面，脈沖變壓器的初次級之間存在著分布電容，可將原邊電壓直接耦合到副邊上，在副邊作直流輸出的兩條電源線上產(chǎn)生共模干擾。
⑤雜散參數(shù)影響耦合通道的特性
在傳導(dǎo)干擾頻段（《30MHz），大都開關(guān)電源干擾的耦合通道是可以用電路網(wǎng)絡(luò)來描述的?？墒?，開關(guān)電源中的任何一個實(shí)踐元器件，如電阻、電容、電感乃至開關(guān)管、二極管都包括有雜散參數(shù)，且研討的頻帶愈寬，等值電路的階次愈高。因此，包括各元器件雜散參數(shù)和元器件間的耦合在內(nèi)的開關(guān)電源的等效電路將凌亂得多。在高頻時，雜散參數(shù)對耦合通道的特性影響很大，分布電容的存在成為電磁干擾的通道。別的，在開關(guān)管功率較大時，集電極一般都需加上散熱片，散熱片與開關(guān)管之間的分布電容在高頻時不能忽略，它能構(gòu)成面向空間的輻射干擾和電源線傳導(dǎo)的共模干擾。
二、開關(guān)電源電磁干擾的控制技能
要處理開關(guān)電源的電磁干擾問題，可從3個方面下手：1）減小干擾源產(chǎn)生的干擾信號；2）堵截干擾信號的傳達(dá)途徑；3）增強(qiáng)受干擾體的抗干擾才干。因此，開關(guān)電源電磁電磁干擾要控制技能首要有：電路方法、EMI濾波、元器件挑選、屏蔽和印制電路板抗干擾規(guī)劃等。
①減少開關(guān)電源本身的干擾
●軟開關(guān)技能：在原有的硬開關(guān)電路中添加電感和電容元件，運(yùn)用電感和電容的諧振，下降開關(guān)過程中的du/dt和di/dt，使開關(guān)器件注冊時電壓的下降先于電流的上升，或關(guān)斷時電流的下降先于電壓的上升，來消除電壓和電流的堆疊。
●開關(guān)頻率調(diào)制技能：通過調(diào)制開關(guān)頻率fc，把會集在fc及其諧波2fc、3fc…上的能量渙散到它們周圍的頻帶上，以下降各個頻點(diǎn)上的EMI幅值。該方法不能下降干擾總量，但能量被渙散到頻點(diǎn)的基帶上，然后使各個頻點(diǎn)都不超越EMI規(guī)矩的限值。為了抵達(dá)下降噪聲頻譜峰值的目的，通常有兩種處理方法：隨機(jī)頻率法和調(diào)制頻率法。
●共模干擾的有源仰制技能：設(shè)法從主回路中取出一個與導(dǎo)致電磁干擾的首要開關(guān)電壓波形完全反相的補(bǔ)償EMI噪聲電壓，并用它去平衡原開關(guān)電壓。
●減小電磁干擾的緩沖電路：其由線性阻抗安穩(wěn)網(wǎng)絡(luò)組成，作用是消除在供電電力線內(nèi)潛在的干擾，包括電力線干擾、電快速瞬變，電涌，電壓凹凸改變和電力線諧波等。這些干擾對一般穩(wěn)壓電源來說，影響不是很大，但對高頻開關(guān)電源的影響明顯。
●濾波：EMI濾波器的首要目的之一，就是要在150kHz～30MHz的頻段范圍獲得較高的插入損耗，但對頻率為50Hz工頻信號不產(chǎn)生衰減，使額定電壓、電流順利通過，一同還有必要滿足必定的尺度要求。任何電源線上的傳導(dǎo)干擾信號，均可用差模和共模信號來表示。在一般情況下，差模干擾崎嶇小，頻率低，所構(gòu)成的干擾較?。还材?/span>干擾崎嶇大，頻率高，還可以通過導(dǎo)線產(chǎn)生輻射，所構(gòu)成的干擾較大。因此，欲削弱傳導(dǎo)干擾，把EMI信號控制在有關(guān)EMC標(biāo)準(zhǔn)規(guī)矩的極限電平以下，最有用的方法就是在開關(guān)電源輸入和輸出電路中加裝電磁干擾濾波器。
●PCB規(guī)劃：PCB抗干擾規(guī)劃首要包括PCB布局、布線及接地，其目的是減小PCB的電磁輻射和PCB上電路之間的串?dāng)_。開關(guān)電源布局的最佳方法與其電氣規(guī)劃類似。在承認(rèn)PCB的尺度形狀后，再承認(rèn)特別元器件（如各種產(chǎn)生器、晶振等）的方位。終究，依據(jù)電路的功用單元，對電路的全部元器件進(jìn)行布局。
●元器件的挑選：挑選不易產(chǎn)生噪聲、不易傳導(dǎo)和輻射噪聲的元器件。通常特別值得留心的是，二極管和變壓器等繞組類元器件的選用。反向恢復(fù)電流小、恢復(fù)時間短的快速恢復(fù)二極管是開關(guān)電源高頻整流部分的志向器件。
②堵截干擾信號的傳達(dá)途徑—共模、差模電源線濾波器規(guī)劃
電源線干擾可以運(yùn)用電源線濾波器濾除。一個合理有用的開關(guān)電源EMI濾波器應(yīng)該對電源線上差模和共模干擾都有較強(qiáng)的仰制作用。
