通信開(kāi)關(guān)電源的EMC全面剖析

　　通信開(kāi)關(guān)電源采用了有源功率因數(shù)校正，雖然控制復(fù)雜，但效果與負(fù)載無(wú)關(guān)，提高了功率因數(shù)，使性能更佳。同時(shí)，開(kāi)關(guān)電源采用軟開(kāi)關(guān)技術(shù)來(lái)降低電路 開(kāi)關(guān)功耗，減少噪聲，提高電路的效率及可靠性。但是，軟開(kāi)關(guān)無(wú)損吸收電路多利用L，C進(jìn)行能量轉(zhuǎn)移，利用二極管的單向?qū)щ娦阅軐?shí)現(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。

　　通信開(kāi)關(guān)電源中，一般利用儲(chǔ)能電感及電容器組成L，C濾波電路，實(shí)現(xiàn)對(duì)差模及共模干擾信號(hào)的濾波，以及交流方波信號(hào)轉(zhuǎn)換為平滑的直流信號(hào)。由于 電感線圈的分布電容，導(dǎo)致了電感線圈的自諧振頻率降低，從而使大量的高頻干擾信號(hào)穿過(guò)電感線圈，沿交流電源線或直流輸出線向外傳播。濾波電容器，隨著干擾 信號(hào)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(shí)，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(guò)長(zhǎng)，也是產(chǎn)生電磁干擾的一個(gè)原因。

　　4、 電磁兼容性解決方法

　　(1)解決開(kāi)關(guān)電源內(nèi)部的電磁兼容性

　　減小通信開(kāi)關(guān)電源本身設(shè)計(jì)時(shí)的內(nèi)部干擾：抑制高頻開(kāi)關(guān)變壓器的噪聲，吸收緩沖，降低漏感;在電路設(shè)計(jì)時(shí)PCB的合理布線，盡量不走環(huán)線;干擾比 較重的放在一起，低頻，低壓干擾小的遠(yuǎn)離;盡可能減小回路包容的面積;正負(fù)導(dǎo)線盡可能接近;增強(qiáng)輸入/輸出濾波電路的設(shè)計(jì)，改善APFC電路的性能，消除 或者減小二極管的電流快速變化。其中常用的電路是零電壓開(kāi)關(guān)ZVS、零電流開(kāi)關(guān)ZCS和準(zhǔn)諧振ZVS/ZCS電路。該技術(shù)極大地降低了開(kāi)關(guān)器件所產(chǎn)生的電 磁干擾。利用組合軟開(kāi)關(guān)技術(shù)結(jié)合的無(wú)損耗吸收技術(shù)與諧振式零電壓技術(shù)、零電流技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)，解決在電路中因并聯(lián)或串聯(lián)諧振網(wǎng)絡(luò)，產(chǎn)生的諧振損耗。對(duì)功率開(kāi)關(guān) 管波形整形;模擬與數(shù)字，高壓與低壓等的隔離。

　　(2)消除電磁干擾，提高開(kāi)關(guān)電源的工作性能

　　消除通信開(kāi)關(guān)電源的傳導(dǎo)干擾和輻射干擾傳導(dǎo)干擾主要是由于信號(hào)經(jīng)電網(wǎng)傳播，會(huì)對(duì)其他電子設(shè)備產(chǎn)生嚴(yán)重干擾，往往引起更嚴(yán)重的問(wèn)題。常用的抑制方 法有：緩沖器法，減少耦合路徑法，減少寄生元件法等。而傳導(dǎo)干擾的極限值，可參考國(guó)標(biāo)中的電磁兼容規(guī)范GB9254-1988， (386833.9-87，GB6833.4-1987，GB6833-1987。

　　在輻射研究中天線是電磁輻射源，在開(kāi)關(guān)電源電路中，主電路中的元器件、連線等都可認(rèn)為是天線，同時(shí)手機(jī)電話等的MCU與LCD的數(shù)據(jù)線、地址線 工作頻率高，也是產(chǎn)生輻射干擾的主要干擾源?？梢酝ㄟ^(guò)增加提高抗干擾能力的器件提高易受外界干擾的小信號(hào)電路的抗干擾能力;并綜合考慮各種接地措施，提高 整體的電磁兼容性。

　　開(kāi)關(guān)電源在輸入電路中容易受到共模/差模干擾，此時(shí)，可以利用EMI濾波電路抑制此干擾。EMI濾波電路如圖1(a)所示。其中，L1，L2為 共模抑制電感，與C1～C7組成線路低通濾波器：C1，C4，C5用于抑制差模噪聲，這里選用0.33μF的聚丙烯薄膜電容器;C2，C3和C6，C7用 于抑制共模噪聲，因?yàn)樗鼈儼惭b在機(jī)殼和端子間，會(huì)有漏電電流流向機(jī)殼，為防止觸電，這里選用漏電流小，不易擊穿和損壞的云母電容器，容量為3.300 pF和0.1μF;C1～C7耐壓值均選為交流250 V。

　　開(kāi)關(guān)電源對(duì)內(nèi)、外的干擾及抗干擾中，共模信號(hào)與開(kāi)關(guān)器件的工作方式、散熱器的安裝及整機(jī)PCB板與機(jī)殼的連接有相當(dāng)復(fù)雜的關(guān)系，共模信號(hào)在一定 的條件下又可轉(zhuǎn)變成差模信號(hào)。其中解決共模干擾除了上述一般的EMI濾波電路，還可按如下電路圖的思想在電路上改進(jìn)，使開(kāi)關(guān)電源能夠在電路上改進(jìn)從而提高 性能。圖1(b)為共模/差模干擾濾波器典型電路，圖1(c)為在圖1(b)基礎(chǔ)上變異的共模/差模干擾濾波電路。

　　(3)隔離電源與其他設(shè)備間的相互干擾，增強(qiáng)通信開(kāi)關(guān)電源的抗干擾能力。

　　在通信端口及控制端口的小信號(hào)電路中，選用具有抗靜電干擾的器件。而單位脈沖干擾的頻譜最寬，容易以共模的方式傳入控制電路內(nèi)，可采用吸收式濾 波器消除，減小共模電感的分布電容、加強(qiáng)輸入電路的共模信號(hào)濾波來(lái)提高系統(tǒng)的抗擾性能。隔離，屏蔽其他干擾信號(hào)的干擾，以及自身對(duì)于其他設(shè)備的干擾。

　　切斷干擾信號(hào)的傳播途徑：電磁屏蔽，用金屬外殼加強(qiáng)屏蔽效果，并進(jìn)行良好的接地處理(注意大地與系統(tǒng)地不可接在一起)，各控制單元間的大面積接地用接地板屏蔽，同時(shí)也可以改善開(kāi)關(guān)電源內(nèi)部工作的穩(wěn)定性。

　　圖：EMI濾波電路