隨著電力電子技術(shù)的發(fā)展，開關(guān)電源模塊以其相對體積小、效率高、工作可靠等優(yōu)點而逐漸取代傳統(tǒng)整流電源。但是，由于開關(guān)電源工作頻率高，內(nèi)部會產(chǎn)生很高的電流、電壓變化率（即高dv／dt和di／df），導致開關(guān)電源模塊產(chǎn)生較強的電磁干擾，并通過傳導、輻射和串擾等耦合途徑影響自身電路及其它電子系統(tǒng)的正常工作，當然其本身也會受到其它電子設備電磁干擾的影響，電磁干擾將造成傳輸信號畸變，影響電子設備的止常工作。對于雷電、靜電放電等高能量的電磁下擾，嚴重時會損壞電子設備。而對于某些電子設備，電磁輻射會引起重要信息的泄漏，嚴重時會威脅國家信息**。這就是我們所討論的電磁兼容性問題。另外，國家開始對部分電子產(chǎn)品強制實行3C認證，因此，一個電子設備能否滿足電磁兼容標準，將關(guān)系到這一產(chǎn)品能否在市場上銷售，所以，進行開關(guān)電源的電磁兼容性研究顯得非常重要。

1 內(nèi)部噪聲干擾源分析

l.l 二極管廈向恢復引起的噪聲干擾

在開關(guān)電源中常使用工頻整流二極管、高頻整流二極管、續(xù)流二極管等，由于這些二極管都工作在開關(guān)狀態(tài)，如圖l所示，在二極管由阻斷狀態(tài)到導通的轉(zhuǎn)換過程中，將產(chǎn)生一個很高的電壓尖峰UFP;在二極管由導通狀態(tài)到阻斷的轉(zhuǎn)換過程中，存在一個反向恢復時間trr在反向恢復過程中，由于二極管封裝電感及引線電感的存在，將產(chǎn)生一個反向電壓尖峰URP由于少子的存儲與復合效應，會產(chǎn)生瞬變的反向恢復電流尖峰IRP，這種快速的電流、電壓突變是電磁干擾產(chǎn)生的根源。

1.2 開關(guān)管開關(guān)時產(chǎn)生的電磁干擾

在正激式、推挽式、橋式變換器中，流過開關(guān)管的電流波形在阻性負載時近似矩形波，含有豐富的高頻成分，這些高頻諧波會產(chǎn)生很強的電磁干擾。在反激變換器中，流過開關(guān)管的電流波形在阻性負載時近似三角波，高次諧波成分相對較少。開關(guān)管在開通時，由于開通時間很短以及逆變回路中引線電感的存在，將產(chǎn)生很大的dv／dt和很高的尖峰電壓，在開關(guān)管關(guān)斷時，由于關(guān)斷時間很短，將產(chǎn)生很大的di／dt和很高的電流尖峰，這些電流、電壓突變將產(chǎn)生很強的電磁干擾。

1.3 電感、變壓器等磁性元件引起的電磁干擾

在開關(guān)電源中存在輸入濾波電感、功率變壓器、隔離變壓器、輸出濾波電感等磁性元件，隔離變壓器初次級之間存在寄生電容，高頻干擾信號通過寄生電容耦合到次級；功率變壓器由于繞制工藝等原因，原、次級耦合不理想而存在漏感，漏感將產(chǎn)生電磁輻射干擾，另外，功率變壓器線圈繞組流過高頻脈沖電流，在周圍形成高頻電磁場；電感線圈中流過脈動電流會產(chǎn)生電磁場輻射，而且在負載突切時，會形成電壓尖峰，同時，當它工作在飽和狀態(tài)時，將會產(chǎn)生電流突變，這些都會引起電磁干擾。

1.4 控制電路引起的電磁干擾

控制電路中周期性的高頻脈沖信號，如振蕩器產(chǎn)生的高頻脈沖信號等將產(chǎn)生高頻高次諧波，對周圍電路產(chǎn)生電磁干擾。

1.5 其他電磁干擾

電路中還會有地環(huán)路干擾、公共阻抗耦合干擾，以及控制電源噪聲干擾等。另外，不合理的布線將使電磁干擾通過線線之間的耦合電容和分布互感串擾或輻射到鄰近導線上，從而影響其它電路的正常工作。還有熱輻射產(chǎn)生的電磁干擾，熱輻射是以電磁波的形式進行熱交換，這種電磁干擾會影響其它電子元器件或電路的正常穩(wěn)定工作。

2、外界的電磁干擾

對于某一電子設備，外界對其產(chǎn)生影響的電磁干擾包括電網(wǎng)中的諧波干擾、雷電、太陽噪聲、靜電放電以及周圍的高頻發(fā)射設備。

      3、開關(guān)電源的電磁兼容設計

進行開關(guān)電源的電磁兼容性設汁時，首先要明確系統(tǒng)需要滿足的電磁兼容標準；確定系統(tǒng)內(nèi)的關(guān)鍵電路，包括強干擾源電路、高度敏感電路；明確電源設備工作環(huán)境中的電磁于擾源及敏感設備；然后確定對電源設備所要采取的電磁兼容性措施。因此，開關(guān)電源的電磁兼容設計主要從以下3個方面入手：

1）減小干擾源的電磁干擾能量；

2）切斷干擾傳播途徑；

3）提高受擾設備的抗干擾能力。

下面以隔離式DC／DC變換器為例，討論開關(guān)電源的電磁兼容性設計。

3.1 DC／DC變換器輸入電路的電磁兼容設計

如圖2所示，F(xiàn)V1為瞬態(tài)電壓抑制二極管RV1為壓敏電阻，都具有很強的瞬變浪涌吸收能力，能很好地保護后級元器件或電路免遭浪涌電壓的破壞。Z1為直流EMI濾波器，必須良好接地接地線要短，*好直接安裝在金屬外殼上，還要保證其輸入、輸出線之間的屏蔽隔離，才能有效地切斷傳導干擾沿輸入線的傳播和輻射干擾沿空間的傳播。L1及C1組成低通濾波電路，當L1電感值鞍大時，還須增加如圖2所示的D1和R1，形成續(xù)流回路，吸收L1斷開時釋放的電場能量，否則，L1產(chǎn)生的電壓尖峰就會形成電磁干擾，電感L1所使用的磁芯*好為閉合磁芯，帶氣隙的開環(huán)磁芯的漏磁場會形成電磁干擾，C1的容量較大為好，這樣可以減小輸入線上的紋波電壓，從而減小在輸入導線周圍形成的電磁場。

3.2 高頻逆變電路的電磁兼容設計

如圖3所示，C2、C3、V2、V3組成的半橋逆變電路，V2、V3為lGBT或M0SFET等開關(guān)器件，在V2、V3開通和關(guān)斷時，由于開關(guān)時間很短以及引線電感、變壓器漏感的存在，回路會產(chǎn)生較高的di／dt、dv／dt，從而形成電磁干擾，為此，在變壓器原邊兩端增加R4、C4構(gòu)成的吸收回路，或在V2、V3兩端分別并聯(lián)電容器C5、C6，并縮短引線，減小a—b、c—d、g—h、e—f的引線電感。在設計中，G4C5、C6。一般采用低感電容，電容器容量的大小取決于引線電感量、同路中電流值以及允許的過沖電壓值的大小，由LI2／2=C△V2／2求得C的大?。↙為回路電感，I為回路電流，△V為過沖電壓值）。

為減小△V，就必須減小回路引線電感值，為此，在設計時常使用一種叫“多層低感復合母排”的裝置，由我集團公司申請磚利的該種母排裝置能將回路電感降低到足夠小，達lOnH級，從而達到減小高頻逆變回路電磁干擾的目的。

在大電流或高電壓下的快速開關(guān)動作是產(chǎn)生電磁噪聲的根本，因此，盡可能選用產(chǎn)生電磁噪聲小的電路拓撲，如在同等條件下雙管正激拓撲比單管正激拓撲產(chǎn)生電磁噪聲要小，全橋電路比半橋電路產(chǎn)生電磁噪聲要小。另外，使用ZCS或ZVS軟開關(guān)變換技術(shù)能有效降低高頻逆變回路的電磁干擾。

圖4所示為增加緩沖電路后開關(guān)管上的電流、電壓波形與沒有緩沖回路時的波形比較，可見增加緩沖電路后電流電壓變化率降低很多。

由于變壓器是一個發(fā)熱元件，較差的散熱條件必然導致變壓器溫度升高，從而形成熱輻射，因此，變壓器必須有很好的散熱條件。

通常將高頻變壓器封裝在一個鋁殼盒內(nèi)，并灌注電子硅膠，鋁盒還可安裝在鋁散熱器上，這樣變壓器即可形成較好的電磁屏蔽，還可保證有較好的散熱效果．減小串磁輻射。

      3.4 輸出整流電路的電磁兼容設計

圖6所示為半波整流電路，D6為整流二極管，D7為續(xù)流二極管，由于D6、D7，工作于高頻開關(guān)狀態(tài)，因此，輸出整流電路的電磁干擾源主要是D6和D7．把R5、G12和R6、C13分別連接成D6、D7，的吸收電路，用于吸收其開關(guān)時產(chǎn)生的電壓尖峰。

減少整流二極管的數(shù)量可減小電磁干擾的能量，因此，在同等條件下，采用半波整流比采用全波整流和全橋整流產(chǎn)生的電磁干擾要小。

為減小二極管的電磁干擾，必須選用具有軟恢復特性的、反向恢復電流小的、反向恢復時間短的二極管。從理論上講，肖特基勢壘二極管（SBD）是多數(shù)載流子導流，不存在少子的存儲與復合效應，因而也就不會有反向電壓尖峰干擾，但實際上對于具有較高反向工作電壓的肖特基二極管，隨著電子勢壘厚度的增加，反向恢復電流會增大，也會產(chǎn)生電磁噪聲。因此，在輸出電壓較低的情況下選用肖特基二極管產(chǎn)生的電磁干擾會比選用其它二極管要小。

3.5 輸出直流濾波電路的電磁兼容設計

輸出直流濾波電路主要用于切斷電磁傳導干擾沿導線向輸出負載端傳播，減小電磁干擾在導線周圍的電磁輻射。

如圖7所示，L2、C7、C18組成的LC濾波電路，能減小輸出電流、電壓紋波的大小，從而減小通過輻射傳播的電磁干擾。濾波電容C17、C18應盡量采用多個電容并聯(lián)，以減小等效串聯(lián)電阻，從而減小紋波電壓。輸出電感L2應盡量大，以減小輸出紋波電流的大小，另外，電感L2*好使用不開氣隙的閉環(huán)磁芯，*好不是飽和電感。在設計時要記住，導線上有電流、電壓的變化，在導線周圍就有變化的電磁場，電磁場就會沿空間傳播形成電磁輻射。

C19用于濾除導線上的共模干擾，盡量選用低感電容，且接線要短。C20、C21、C22、C23用于濾除輸出線上的差模干擾，宜選用低感的三端電容，且接地線要短，接地可靠。

Z3為直流EMI濾波器，根據(jù)情況決定使用或不使用，是采用單級還是多級，但要求Z3直接安裝在金屬機箱上，并且濾波器輸入、輸出線*好能屏蔽隔離。

3.6 接觸器、繼電器、風機的電磁兼容設計

繼電器、接觸器、風機等在失電后，其線圈將產(chǎn)生較大的電壓尖峰，從而產(chǎn)生電磁干擾，為此，在直流線圈兩端反并聯(lián)一個二極管或RC吸收電路，在交流線圈兩端并聯(lián)一個壓敏電阻用于吸收線圈失電后產(chǎn)生的電壓尖峰。如果接觸器線圈電源與輔助電源的輸人電源為同一個電源時，之間*好通過一個EMI濾波器。繼電器觸頭動作時也將產(chǎn)生電磁干擾，因此，也要在觸頭兩端增加RC吸收電路。