高頻開關(guān)變換器中EMI產(chǎn)生的機(jī)理及其抑制方法

其值與電流的變化成正比，與電感成正比。因此漏感會(huì)產(chǎn)生非常高的反電動(dòng)勢(shì)疊加在關(guān)斷電壓上，形成關(guān)斷電壓尖峰，產(chǎn)生傳導(dǎo)性電磁干擾。漏感與開關(guān)管之間的寄生電容還會(huì)發(fā)生震蕩，影響電路中的電磁環(huán)境，產(chǎn)生噪聲。開關(guān)管開通時(shí)，寄生電容瞬間放電，產(chǎn)生尖峰電流，初級(jí)線圈也會(huì)造成浪涌電流的產(chǎn)生，影響電磁環(huán)境。

2．3 輸出整流二極管反向恢復(fù)造成的電磁噪聲

二極管承受反向電壓時(shí)，PN結(jié)內(nèi)積累的電荷將釋放并形成一個(gè)反向電流，反向恢復(fù)電流脈沖的幅度、脈沖寬度和形狀與二極管本身的特性及電路參數(shù)有關(guān)，而且恢復(fù)到零點(diǎn)的時(shí)間與結(jié)電容等因素有關(guān)。高頻整流二極管由于反向恢復(fù)電流脈沖的幅度和di/dt都很大，它們?cè)谝€電感和與其相連接的電路中都會(huì)產(chǎn)生很高的感應(yīng)電壓，從而造成很強(qiáng)寬頻的瞬態(tài)電磁噪聲。二極管反向恢復(fù)過(guò)程電壓、電流波形如圖4所示。

在高頻開關(guān)電源、高頻DC/DC諧振變換器以及功率因數(shù)校正電路等重復(fù)開關(guān)頻率較高的變流器電路中，都要用到快恢復(fù)二極管。它們的反向恢復(fù)時(shí)間通常在納秒量級(jí)，因此通過(guò)引線電感造成的瞬態(tài)電磁噪聲是不可忽視的。特別是在反激式開關(guān)電源中，二極管反向恢復(fù)電流尖峰還有可能從次級(jí)傳到初級(jí)，在開關(guān)開通時(shí)，形成一個(gè)電流尖峰，不僅容易燒毀開關(guān)管，還造成電磁噪聲。

3 開關(guān)電源電磁干擾（EMI）的抑制措施

形成電磁干擾的三要素是干擾源、傳播途徑和受擾設(shè)備。因而，抑制電磁干擾也應(yīng)該從這三方面著手。首先應(yīng)該抑制干擾源，直接消除干擾原因；其次是消除干擾源和受擾設(shè)備之間的藕合和輻射，切斷電磁干擾的傳播途徑；第三是提高受擾設(shè)備的抗擾能力，降低其對(duì)噪聲的敏感度。目前抑制干擾的幾種措施基本上都是用切斷電磁干擾源和受擾設(shè)備之間的藕合通道，常用的方法是屏蔽、接地和濾波。在實(shí)踐中證明這些都是行之有效的方法。本文通過(guò)介紹一種可行性技術(shù)從電路上改進(jìn)，直接控制干擾源。

軟開關(guān)技術(shù)的應(yīng)用大大提高了電源的效率，在節(jié)能方面做出了巨大的貢獻(xiàn)。但在一些電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)中，軟開關(guān)技術(shù)的應(yīng)用還大大降低了電磁干擾，準(zhǔn)諧振反激式變換器就是最好的一個(gè)實(shí)例，電路結(jié)構(gòu)如圖5所示。

相對(duì)于一般的反激式變換器，準(zhǔn)諧振只在原來(lái)電路基礎(chǔ)上加了一個(gè)無(wú)源器件電容器，不會(huì)在電路中產(chǎn)生多余的電磁噪聲。通過(guò)改變控制方式，利用變壓器初級(jí)電感與電容器之間發(fā)生諧振，在開關(guān)管電壓波形出現(xiàn)波谷處開通；關(guān)斷時(shí)利用電容器進(jìn)行緩沖，可以大大降低開關(guān)管上的關(guān)斷電壓尖峰和開通電流尖峰，從而降低電磁干擾。利用安森美的NCP1207制作的準(zhǔn)諧振反激式開關(guān)電源，其開關(guān)管上的電壓波形如圖6所示：

從圖中可以看出開關(guān)管在開通時(shí)，電壓非常低，有利于降低電流尖峰，關(guān)斷時(shí)，電壓尖峰小，從而電磁干擾降低。

4 結(jié)論

隨著開關(guān)電源的不斷高頻化，其電磁干擾問(wèn)題越發(fā)顯得重要。在開發(fā)和設(shè)計(jì)開關(guān)電源中，如何有效抑制開關(guān)電源的電磁干擾，同時(shí)提高開關(guān)電源本身對(duì)電磁干擾的抗干擾能力（即EMC）是一個(gè)重要課題。因此，抑制開關(guān)電源電磁干擾還有大量的工作要做，需要全體工程技術(shù)人員不懈的努力。