電磁兼容是指在有限的空間、時(shí)間和頻譜范圍內(nèi)，各種電氣設(shè)備共存而不引起性能的下降，它包括電磁騷擾（EMD）和電磁敏感（EMS）兩方面的內(nèi)容。EMD是指電氣產(chǎn)品向外發(fā)出噪聲，EMS則是指電氣產(chǎn)品抵抗外來(lái)電磁騷擾的能力。一臺(tái)具備良好電磁兼容性能的設(shè)備，應(yīng)該既不受周圍電磁環(huán)境的影響也不對(duì)周圍造成電磁騷擾。

        開關(guān)電源中的功率開關(guān)管在高頻下的通、斷過(guò)程產(chǎn)生大幅度的電壓和電流跳變，因而產(chǎn)生強(qiáng)大的電磁騷擾，但騷擾的頻率范圍（<30MHz）是比較低的。多數(shù)小功率開關(guān)電源的幾何尺寸遠(yuǎn)小于30MHz電磁場(chǎng)對(duì)應(yīng)的波長(zhǎng)（空氣介質(zhì)中約為10m），開關(guān)電源系統(tǒng)研究的電磁騷擾現(xiàn)象屬于似穩(wěn)場(chǎng)的范圍，研究它們的電磁騷擾問(wèn)題時(shí)，主要考慮的是傳導(dǎo)騷擾。

2  電磁騷擾

    討論電磁騷擾一般是從騷擾源的特性，騷擾的耦合通道特性和受擾體的特性三個(gè)方面來(lái)進(jìn)行的。

2.1  開關(guān)電源中的主要電磁騷擾源

    開關(guān)電源中的電磁騷擾源主要有開關(guān)器件、二極管和非線性無(wú)源元件；在開關(guān)電源中，印制板布線不當(dāng)也是引起電磁騷擾的一個(gè)主要因素。

2.1.1  開關(guān)電路產(chǎn)生的電磁騷擾

    對(duì)開關(guān)電源來(lái)說(shuō)，開關(guān)電路產(chǎn)生的電磁騷擾是開關(guān)電源的主要騷擾源之一。開關(guān)電路是開關(guān)電源的核心，主要由開關(guān)管和高頻變壓器組成。它產(chǎn)生的dv/dt是具有較大輻度的脈沖，頻帶較寬且諧波豐富。這種脈沖騷擾產(chǎn)生的主要原因是

    1）開關(guān)管負(fù)載為高頻變壓器初級(jí)線圈，是感性負(fù)載。在開關(guān)管導(dǎo)通瞬間，初級(jí)線圈產(chǎn)生很大的涌流，并在初級(jí)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(jí)線圈的漏磁通，致使一部分能量沒(méi)有從一次線圈傳輸?shù)蕉尉€圈，儲(chǔ)藏在電感中的這部分能量將和集電極電路中的電容、電阻形成帶有尖峰的衰減振蕩，疊加在關(guān)斷電壓上，形成關(guān)斷電壓尖峰。這種電源電壓中斷會(huì)產(chǎn)生與初級(jí)線圈接通時(shí)一樣的磁化沖擊電流瞬變，這個(gè)噪聲會(huì)傳導(dǎo)到輸入輸出端，形成傳導(dǎo)騷擾，重者有可能擊穿開關(guān)管。

    2）脈沖變壓器初級(jí)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(huì)產(chǎn)生較大的空間輻射，形成輻射騷擾。如果電容濾波容量不足或高頻特性不好，電容上的高頻阻抗會(huì)使高頻電流以差模方式傳導(dǎo)到交流電源中形成傳導(dǎo)騷擾。

2.1.2  二極管整流電路產(chǎn)生的電磁騷擾

    主電路中整流二極管產(chǎn)生的反向恢復(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|小得多。作為電磁騷擾源來(lái)研究，整流二極管反向恢復(fù)電流形成的騷擾強(qiáng)度大，頻帶寬。整流二極管產(chǎn)生的電壓跳變遠(yuǎn)小于電源中的功率開關(guān)管導(dǎo)通和關(guān)斷時(shí)產(chǎn)生的電壓跳變。因此，不計(jì)整流二極管產(chǎn)生的|dv/dt|和|di/dt|的影響，而把整流電路當(dāng)成電磁騷擾耦合通道的一部分來(lái)研究也是可以的。

2.1.3  dv/dt與負(fù)載大小的關(guān)系

    功率開關(guān)管開通和關(guān)斷時(shí)產(chǎn)生的dv/dt是開關(guān)電源的主要騷擾源。經(jīng)理論分析及實(shí)驗(yàn)表明，負(fù)載加大，關(guān)斷產(chǎn)生的|dv/dt|值加大，而負(fù)載變化對(duì)開通的|dv/dt|影響不大。由于開通和關(guān)斷時(shí)產(chǎn)生的|dv/dt|不同，從而對(duì)外部產(chǎn)生的騷擾脈沖也是不同的。

2.2  開關(guān)電源電磁噪聲的耦合通道

    描述開關(guān)電源和系統(tǒng)傳導(dǎo)騷擾的耦合通道有兩種方法：

    1）將耦合通道分為共模通道和差模通道；

    2）采用系統(tǒng)函數(shù)來(lái)描述騷擾和受擾體之間的耦合通道的特性。

    本文采用**種方法進(jìn)行論述。

2.2.1  共模和差模騷擾通道

    開關(guān)電源在由電網(wǎng)供電時(shí)，它將從電網(wǎng)取得的電能變換成另一種特性的電能供給負(fù)載。同時(shí)開關(guān)電源又是一噪聲源，通過(guò)耦合通道對(duì)電網(wǎng)、開關(guān)電源本身和其它設(shè)備產(chǎn)生騷擾，通常多采用共模和差模騷擾加以分析。

    “共模騷擾”是指騷擾大小和方向一致，其存在于電源任何一相對(duì)大地、或中線對(duì)大地間。共模騷擾也稱為縱模騷擾、不對(duì)稱騷擾或接地騷擾。是載流體與大地之間的騷擾。

    “差模騷擾”是指大小相等，方向相反，其存在于電源相線與中線及相線與相線之間。差模騷擾也稱為常模騷擾、橫模騷擾或?qū)ΨQ騷擾。是載流體之間的騷擾。

    共模騷擾說(shuō)明騷擾是由輻射或串?dāng)_耦合到電路中的，而差模騷擾則說(shuō)明騷擾源于同一條電源電路的。通常這兩種騷擾是同時(shí)存在的，由于線路阻抗的不平衡，兩種騷擾在傳輸中還會(huì)相互轉(zhuǎn)化，情況十分復(fù)雜。共模騷擾主要是由|dv/dt|產(chǎn)生的，|di/dt|也產(chǎn)生一定的共模騷擾。但是，在低壓大電流的開關(guān)電源中，共模騷擾主要是由|dv/dt|產(chǎn)生的還是由|di/dt|產(chǎn)生的，需要進(jìn)一步研究。

     在頻率不是很高的情況下，開關(guān)電源的騷擾源、耦合通道和受擾體實(shí)質(zhì)上構(gòu)成一多輸入多輸出的電網(wǎng)絡(luò)，而將其分解為共模和差模騷擾來(lái)研究是對(duì)上述復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)的一種處理方法，這種處理方法在某種場(chǎng)合還比較合適。但是，將耦合通道分為共模和差模通道具有一定的局限性，雖然能測(cè)量出共模分量和差模分量，但共模分量和差模分量是由哪些元器件產(chǎn)生的，的確不易確定。因此有人用系統(tǒng)函數(shù)的方法來(lái)描述開關(guān)電源騷擾的耦合通道，即研究耦合通道的系統(tǒng)函數(shù)與各元器件的關(guān)系，建立耦合通道的電路模型。許多系統(tǒng)分析的結(jié)果，如靈敏度的分析、模態(tài)的分析等，都可用來(lái)研究開關(guān)電源的EMD的調(diào)試和預(yù)測(cè)。但是，用系統(tǒng)函數(shù)的方法分析騷擾的耦合通道，還需要做很多工作。

2.2.2  雜散參數(shù)影響耦合通道的特性

    在傳導(dǎo)騷擾頻段（小于30MHz）范圍內(nèi)，多數(shù)開關(guān)電源騷擾的耦合通道是可以用電路網(wǎng)絡(luò)來(lái)描述的。但是，在開關(guān)電源中的任何一個(gè)實(shí)際元器件，如電阻器、電容器、電感器乃至開關(guān)管、二極管都包含有雜散參數(shù)，且研究的頻帶愈寬，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)電源的等效電路將復(fù)雜得多。在高頻時(shí)，雜散參數(shù)對(duì)耦合通道的特性影響很大，分布電容的存在成為電磁騷擾的通道。另外，在開關(guān)管功率較大時(shí)，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(shí)不能忽略，它能形成面向空間的輻射騷擾和電源線傳導(dǎo)的共模騷擾。