開關電源的EMC技術

　　1 減小騷擾源的騷擾強度

　　選擇合適的開關電源的工作方式不同，他們的產(chǎn)生的電磁騷擾強度及所產(chǎn)生的電磁騷擾控制難度是不同的。例如：自激式開關電源在負載輕重不同時不但脈沖寬度會改變，其開關頻率變化很大，這樣給克服開關脈沖騷擾和控制其傳播帶來很大的難度；他激式開關電源開關頻率不變，它靠改變脈沖寬度來保持輸出穩(wěn)定。顯然，他激式開關電源更容易控制電磁騷擾。隔離型開關電源比隔離型開關電源騷擾小。橋式整流產(chǎn)生的騷擾比其它整流方式產(chǎn)生的騷擾小。光耦隔離比變壓器隔離的騷擾更容易控制。對 隔離型開關電源諧振型比極性反轉型騷擾小多了。

　　開關電源的工作頻率也與騷擾強度密相關。低的開關電源工作頻率不但可以減小騷擾的高頻分量，其傳導騷擾和輻射騷擾的傳播效率會大大降低。實際設計中，我們進行工作方式選擇時，綜合考慮其電磁容性能，這樣往往可以取到事功倍的效果。至于工作頻率，在不增加成本和影響工作效率的情況下當然是越小越好。

　　選擇合適的電路元件

　　開關電源電路是開關電源產(chǎn)生的電磁騷擾最直接和最主要的來源。在開關回路中，開關管是核心。我們實際設計和測試中發(fā)現(xiàn)，我們用同樣耐壓的電流容量的不同品牌的開關管進行輻射騷擾測試，整體騷擾最大的與最小的可能相差 15-20ｄＢ。

　　對傳導騷擾的頻率高端，我們也發(fā)現(xiàn)同樣的現(xiàn)象（對傳導騷擾的頻率低端這種現(xiàn)象沒有高端明顯）。這與開關管在設計中有否考慮電磁容有關。好的開關管在設計中考慮到了高頻率抑制信開關瞬間的震蕩并顧了轉換效率。這種開關管成本可能會高些。開關回路中另一關鍵部件是脈沖變壓器，脈沖變壓器，對電磁容的影響表現(xiàn)在兩個方面：一個是初級線圈與次級線圈間加靜電屏層并引出接地，該接地線盡量靠近開關管的發(fā)射極接直流輸入的 0Ｖ地（熱地），這樣可以大大減小分布電容ｃｄ，從而減小了初、次級的電場的耦合騷擾。

　　為了減小脈沖變壓器的漏磁，可以選擇封閉磁芯（如圓環(huán)），封閉磁芯比開口磁芯的漏磁小。不可以通過在脈沖變壓器外包高磁導率的屏材料抑制漏磁，從 而減小了通過漏磁輻射的騷擾。開關回路中的Ｃ1 選擇也很關鍵，選擇高頻特性良好的電容或在其上并聯(lián)一個高頻電容，降低高頻阻抗，可以減少高頻電流以差模方式傳導到交流電源中去形成傳導騷擾。在二次整流回路中，整流二極管Ｄ2 常關鍵。在低壓大電流 的整流回路中，快速恢復的肖特基是一種較好的選擇。對高壓輸出電路可選用其它快速恢復二極管或帶軟恢復特性的二極管。

　　騷擾吸收回路

　　可在開關回路的開關Ｔ兩端并聯(lián)ＲＣ吸收回中如圖 3（ｂ）所示，或在開關管Ｔ兩端并聯(lián)ＲＣ吸收回路如圖 3（ａ）所示，或在 ＲＣ/ＤＲＣ回路可吸收天開關管Ｔ接通和斷開瞬間產(chǎn)生的較高的浪涌尖峰電壓，降低開關回路的騷擾。如圖 3（ｃ）所示，在輸出端的整流二極管Ｄ2 和Ｄ1 正極引線中串接帶可飽和磁芯的線圈或微晶磁珠（ｃｏ系）ｓｃ1、ｓｃ2。可飽和磁芯線圈/微晶磁珠在通過正常電流時磁芯飽和，電感量很小，不會影響電路正常工作，一旦電流要反向流過時，它將產(chǎn)生很大的反電勢，阻止反向電流的上，因此將它與二極管Ｄ1、Ｄ2 串聯(lián)就能有效地抑制二極管Ｄ2 的反向浪涌電流?；站Т胖榭梢灾苯犹自诙O管的引線上，使用方便，效果也比ＲＣ吸收回路好。另外，Ｄ1、Ｌ、Ｃ2組成的濾波網(wǎng)絡可以更好濾除輸出直流中的高頻紋波，減小輸出端的高頻差模騷擾。

　　一次整流回路中ＰＦＣ網(wǎng)絡

　　對一次整流回路，最顯著的騷擾是整流回路對交流電網(wǎng)的選擇性取電引起的供電網(wǎng)絡的波形畸變，功率因素偏低。為解決這個問題，可在一次整流回路加入現(xiàn)成的ＰＦＣ（功率因素控制）模板。該模塊分有源和無源兩種，有源模板效果更好，但電路復雜，成本較高。為了更適合所設計的產(chǎn)品，也有公司提供ＰＦＣ電路后一可將功率因素從 0.4 提到 0.9 以上?？梢允顾O計的開關電源順利通過ＧＢ176250.1－1998 的電流諧波測試。
2. 切斷騷擾傳播途徑

　　濾波技術

　　濾波技術是抑制的一種有效措施，其是在對付開關電源ＥＭＩ信號的傳導某些輻射騷擾方面，具有明顯的效果，電源線上的騷擾電路以兩種形式出現(xiàn)：一種是在火線零線回路中，其騷擾被稱為差模騷擾；另一種是在和火線、零線與地和大地的回路中，稱為共模騷擾。

　　差模騷擾在兩導線之間傳輸，屬于對稱性騷擾，共模騷擾在導線與地（機殼）之間傳輸，屬于非對稱性騷擾。通常 20KHZ 以下時，差模騷擾成分占主要成分。1MHZ 以上時，共模騷擾成分占主要成分。在一般情況下，差模騷擾頻率高，還可以通過導線產(chǎn)生輻射，所造成的干擾較大。因此，欲削弱傳導騷擾，把 EMI 信號控制在有關 EMC 標準規(guī)定的極限電平以下。

　　除抑制騷擾源以外，最有效的方法就是在開關電源輸入和輸出電路中加裝 EMI信號，只要選擇相應的去耦電路或 EMI 濾波器，就不滿足 EMC 標準的濾波效果。減小差模式傳達室導騷擾的方法是在電源線上串聯(lián)差模扼流圈、在地與導線之間并聯(lián)電容器、組成 LC 濾波器進行濾波，濾去共模傳達室導噪聲。共模扼流圈是將電源線的零線和火線同方向在鐵氧體磁芯上構成的，它對線間流動的電源電流阻抗很小，而對兩面三刀根線與地之間流過的共模電流阻抗則很大。

　　對開關電源來說，輸入電源端是電磁騷擾從交流電源端是電磁騷擾從交流電網(wǎng)傳入內(nèi)部和內(nèi)部騷擾反向注入電網(wǎng)的主要途徑。為此必須在電源入口處安裝一個低通濾波器，這個濾波器只容許設備的工作頻率（50HZ、60HZ、400HZ）通過，而對較高頻率的騷擾有很大的損耗，由于這個濾波器專門用于設備電源，所以稱為電源濾波器。電源濾波器對差模騷擾和共模騷擾都抑制作用，但由于電路結構不同，對差模騷擾和共模騷擾的抑制效果不一樣。所以濾波器的技術指標中有差模插入損耗和共模插入損耗之分。

　　對交流供電的開關電源來說，如果沒有輸入電源濾波電路，要通過電磁容測試是很難想象的，典型的交泫電源濾波網(wǎng)絡見圖 4 所示。共模式扼流圈 LC1 由兩個在同一個高磁導率磁芯上的組成，它們的結構使差模電流產(chǎn)生的磁場相互抵消。這種結構可以以較小體積得較大的電感值，通常 1——10MHZ 并且不用擔心由于工作電流導至飽和。每個組的電感可以減相對與地的共模干擾電流，但只有漏電感才能衰減差模干擾電流。因此，濾波器差模特性在很大程度上受線索圈的結構的影響，因為線圈電感能夠提供較大的差模衰減，但付出的代價是磁芯的飽和電流降低。

　　共模電容器 CY1 和 CY2 衰減共模干擾，當 CX3 很大時，這兩個電容器對差模沒有太大的影響。CY 電容器的有效性在很大程度上由設備的共模源阻抗決定。共模源阻抗一般是耦合到地的寄生電容的數(shù)，它由電路的結構方式和電源變壓器初級——次級電容等決定，一般會超過 1000PF。由 CY 的分流作用提供的共模減一般不會超過 15——20dB。共模扼流圈組合（如圖 4 中的 Lc2、Cx2）。

　　差模電容器 CX1 和 CX2（3）只衰減差模干擾電流，它們的電容值可以較大，通常為 0.1—0.47UF。注意源和負載的阻抗可能很低，以致于電容器起不到作用，

　　因此根據(jù)具體情況，可以省略一只電容器。例如，一只 0.1UF10ohm，而對于一個數(shù)百的電源，從 CX3 的電容值幾乎沒有效果，這時 CX3 右取消。

　　在許多場合，典型結構的濾波器不能提供滿意的衰減效果。例如，必須滿足最嚴格發(fā)射限制的大功率開關電源，或有較大的共模干擾耦合的場合，或需要較高的輸入瞬態(tài)抗抗度的場合。基本濾波器可以通過一些途徑來擴展。附加的差模扼流圈 Ld1、Ld2，這是在 L 和 N 線上立的線圈，它們互相沒有影響，因此對差模信號呈現(xiàn)更高的陰阻抗，它們與 CX 配合在一起提供更大的衰減。由于它們要保證在滿額工作電流的情況下發(fā)生飽和，困此對于一定的電感量，它們更重，體積更大。

　　地線扼流圈：這增加