開關(guān)電源電磁兼容性問題研究

(2)由高頻變壓器初次級之間分布電容引起的共模傳導(dǎo)干擾

共模干擾是一種相對大地的干擾，所以它不會通過變壓器“電生磁和磁生電”的機理來傳遞，而必須通過變壓器繞組間的耦合電容傳遞。在開關(guān)電源的高頻變壓器初次級之間存在著分布電容是個不爭的事實。

3.6 產(chǎn)生干擾的其它原因

開關(guān)電源為了提高功率因數(shù)，均采用了有源功率因數(shù)校正電路。同時，為了提高電路的效率及可靠性，減小功率器件的電應(yīng)力，大量采用了軟開關(guān)技術(shù)。其中零電壓、零電流或零電壓零電流開關(guān)技術(shù)應(yīng)用最為廣泛。該技術(shù)極大地降低了開關(guān)器件所產(chǎn)生的電磁干擾。但是，軟開關(guān)無損吸收電路，多利用L、C進行能量轉(zhuǎn)移，利用二極管的單向?qū)щ娦阅軐崿F(xiàn)能量的單向轉(zhuǎn)換。因而，該諧振電路中的二極管成為電磁干擾的一大干擾源。

開關(guān)電源中，一般利用儲能電感及電容器組成L、C濾波電路，實現(xiàn)對差模及共模干擾信號的濾波，以及交流方波信號轉(zhuǎn)換為平滑的直流信號。由于電感線圈的分布電容，導(dǎo)致電感線圈的自諧振頻率降低，從而使大量的高頻干擾信號穿過電感線圈，沿交流電源線或直流輸出線向外傳播。隨著干擾信號頻率的上升，由于引線電感的作用，導(dǎo)致電容量及濾波效果不斷下降，直至達(dá)到諧振頻率以上時，完全失去電容器的作用而變?yōu)楦行?。不正確地使用濾波電容及引線過長，也是產(chǎn)生電磁干擾的一個原因。

開關(guān)電源PCB布線不合理、結(jié)構(gòu)設(shè)計不合理、電源線輸入濾波不合理、輸入輸出電源線布線不合理、檢測電路的設(shè)計不合理，均會導(dǎo)致系統(tǒng)工作的不穩(wěn)定或降低對靜電放電、電快速瞬變脈沖群、雷擊、浪涌及傳導(dǎo)干擾、輻射干擾及輻射電磁場等的抗擾性能力。

4 電磁兼容性研究及解決方法[3][4]

電磁兼容性的研究。一般運用CISPR16及IEC61000中規(guī)定的電磁場檢測儀器及各種干擾信號模擬器、附助設(shè)備，在標(biāo)準(zhǔn)測試場地或?qū)嶒炇覂?nèi)部，通過詳盡的測試分析、結(jié)合對電路性能的理解來進行分析研究。

從電磁兼容性的三要素講，要解決開關(guān)電源的電磁兼容性，可從3個方面入手：

(1)減小干擾源產(chǎn)生的干擾信號;

(2)切斷干擾信號的傳播途徑;

(3)增強受干擾體的抗干擾能力。

在解決開關(guān)電源內(nèi)部的電磁兼容性時，可以綜合運用上述3個方法，以成本效益比及實施的難易性為前提。

對開關(guān)電源產(chǎn)生的對外干擾，如電源線諧波電流、電源線傳導(dǎo)干擾、電磁場輻射干擾等，只能用減小干擾源的方法來解決。一方面，可以增強輸入輸出濾波電路的設(shè)計，改善有源功率因數(shù)校正(APFC)電路的性能，減少開關(guān)管及整流續(xù)流二極管的電壓電流變化率，采用各種軟開關(guān)電路拓?fù)浼翱刂品绞降取Ａ硪环矫?，加強機殼的屏蔽效果，改善機殼的縫隙泄漏，并進行良好的接地處理。

對外部的抗干擾能力，如浪涌、雷擊，應(yīng)優(yōu)化交流輸入及直流輸出端口的防雷能力。通常，對1.2/50µs開路電壓及8/20µs短路電流的組合雷擊波形，因能量較小，可采用氧化鋅壓敏電阻與氣體放電管等的組合方法來解決。對于靜電放電，通常在通信端口及控制端口的小信號電路中，采用TVS管及相應(yīng)的接地保護、加大小信號電路與機殼等的電距離，或選用具有抗靜電干擾的器件來解決?？焖偎沧冃盘柡泻軐挼念l譜，很容易以共模的方式傳入控制電路內(nèi)，采用防靜電相同的方法并減小共模電感的分布電容、加強輸入電路的共模信號濾波(如加共模電容或插入損耗型的鐵氧體磁環(huán)等)來提高系統(tǒng)的抗擾性能。

減小開關(guān)電源的內(nèi)部干擾，實現(xiàn)其自身的電磁兼容性，提高開關(guān)電源的穩(wěn)定性及可靠性，應(yīng)從以下幾個方面入手：注意數(shù)字電路與模擬電路PCB布線的正確區(qū)分、數(shù)字電路與模擬電路電源的正確去耦;注意數(shù)字電路與模擬電路單點接地、大電流電路與小電流特別是電流電壓取樣電路的單點接地以減小共阻干擾、減小地環(huán)的影響;布線時注意相鄰線間的間距及信號性質(zhì)，避免產(chǎn)生串?dāng)_;減小地線阻抗;減小高壓大電流線路特別是變壓器原邊與開關(guān)管、電源濾波電容電路所包圍的面積;減小輸出整流電路及續(xù)流二極管電路與直流濾波電路所包圍的面積;減小變壓器的漏電感、濾波電感的分布電容;采用諧振頻率高的濾波電容器等。