通信開關(guān)電源的EMC全面剖析

　　現(xiàn)代通信，電子、電氣設(shè)備的正常工作都離不開電源。通信電源在通信設(shè)備中具有不可比擬的重要地位。隨著通信事業(yè)的飛速發(fā)展，手機、電話、電腦等 通信工具走人人們的生活，已經(jīng)變得越來越普遍。通信設(shè)備的不斷更新，對于通信開關(guān)電源的要求也越來越高。通信開關(guān)電源具有體積小、重量輕、效率高、工作可 靠等優(yōu)點，廣泛應(yīng)用于光數(shù)據(jù)傳輸、程控交換、無線基站、有線電視系統(tǒng)及IP網(wǎng)絡(luò)中，是電子電氣設(shè)備正常工作的“心臟”。

　　1、國內(nèi)外電磁兼容性標(biāo)準(zhǔn)

　　電磁兼容性是指設(shè)備或系統(tǒng)在其電磁環(huán)境中能正常工作且不對該環(huán)境中的任何事物構(gòu)成不能承受的電磁干擾的能力。國內(nèi)外已有大量的電磁兼容性標(biāo)準(zhǔn)， 為系統(tǒng)內(nèi)的設(shè)備相互達到電磁兼容性制訂了約束條件。其中CISPR16、CISPR22及CISPR24構(gòu)成了信息技術(shù)設(shè)備包通信開關(guān)電源設(shè)備的電磁兼容 性測試內(nèi)容及測試方法要求，是目前通信開關(guān)電源電磁兼容性設(shè)計的最基本要求。

　　2、通信開關(guān)電源的干擾

　　通信開關(guān)電源要穩(wěn)定工作就要有很強的抗電磁干擾能力，對于電場，磁場及電磁波等要有足夠的抗干擾能力，保證自身能夠正常工作以及通信設(shè)備供電的 穩(wěn)定且不間斷，同時也要不受通信系統(tǒng)本身因通信時電磁波帶來的干擾。一般來講，開關(guān)電源受到的干擾源有電壓電流快速變化造成的干擾，傳導(dǎo)干擾和輻射干擾。

　　開關(guān)電源的干擾來源有：開關(guān)電源的大功率開關(guān)管工作在高壓大電流的切換狀態(tài)，由導(dǎo)通切換為關(guān)斷狀態(tài)時形成浪涌電壓，或由關(guān)斷切換為導(dǎo)通狀態(tài)時形 成的浪涌電流，它們的高次諧波成分會通過空間向外發(fā)射或通過電源線的傳導(dǎo)構(gòu)成干擾源。由關(guān)斷切換為導(dǎo)通狀態(tài)時，開關(guān)變壓器副方的整流二極管受反方向恢復(fù)特 性的限制，產(chǎn)生尖峰狀的反向電流，它與二極管結(jié)電容以及引線電感等形成阻尼正弦振蕩，也含有大量的諧波成分，構(gòu)成干擾。

　　通信開關(guān)電源電磁干擾特點：

　　(1)整流或續(xù)流二極管及主功率變壓器在高壓、大電流及高頻開關(guān)的方式下工作，其電流電壓快速變化會造成干擾，從而造成開關(guān)電源內(nèi)部工作的不穩(wěn)定，使電源的性能降低。

　　(2)收發(fā)天線的極化，方向特性EMC輻射。通信開關(guān)電源受到：9 kHz～30 MHz的射頻磁場干擾;30～1 000 MHz的射頻電場干擾。

　　(3)部分電磁場通過開關(guān)電源機殼的縫隙，向周圍空間輻射，與通過電源線、直流輸出線產(chǎn)生的輻射電磁場，一起通過空間傳播的方式，對其他高頻設(shè)備及對電磁場比較敏感的設(shè)備造成干擾，引起其他設(shè)備工作異常。

　　因此，對通信開關(guān)電源，要限制由負(fù)載線、電源線產(chǎn)生的傳導(dǎo)干擾圾空間傳播時產(chǎn)生的輻射電磁場干擾量，使它們能與處于同一環(huán)境中的其他電信設(shè)備均能夠正常工作，互不產(chǎn)生干擾。

　　3、開關(guān)電源的電磁兼容性問題分析

　　通信開關(guān)電源因工作在高電壓大電流的開關(guān)工作狀態(tài)下，其引起電磁兼容性問題的原因是相當(dāng)復(fù)雜的。有通信系統(tǒng)的高頻信號對開關(guān)電源的電磁干擾;同 時，開關(guān)電源由于本身的電路設(shè)計，PCB布線，元器件的性能等也會對通信，或其他電子、電氣設(shè)備產(chǎn)生干擾。其中，按耦合通路來分，可分為傳導(dǎo)干擾和輻射干 擾兩種;按照干擾信號對于電路作用的形態(tài)不同，可將電源系統(tǒng)內(nèi)的干擾分為共模干擾和差模干擾兩種。通常，線路電源線上的任何傳導(dǎo)干擾信號，都可表示成共模 和差模干擾兩種方式。

　　在開關(guān)電源中，主功率開關(guān)管在高電壓、大電流或以高頻開關(guān)方式工作下，開關(guān)電壓及開關(guān)電流的波形在阻性負(fù)載時近似為方波，波信號含有豐富的高次 諧波，該高次諧波的頻譜可達方波頻率的1 000次以上。由于電壓差可以產(chǎn)生電場、電流的流動可以產(chǎn)生磁場，以及豐富的諧波電壓電流的高頻部分在設(shè)備內(nèi)部產(chǎn)生電磁場，從而造成設(shè)備內(nèi)部工作的不穩(wěn) 定，使設(shè)備的性能降低。同時，由于電源變壓器的漏電感及分布電容，以及主功率開關(guān)器件的工作狀態(tài)并不是理想的，在高頻開或關(guān)時，常產(chǎn)生高頻高壓的尖峰諧波 振蕩，該諧波振蕩產(chǎn)生的高次諧波，通過開關(guān)管與散熱器問的分布電容傳入內(nèi)部電路或通過散熱器及變壓器向空間輻射。