隨著現代電子技術和功率器件的發展，開關電源以其體積小、重量輕、高性能、高可靠性等特點被廣泛應用於通信係統、自動控製
、家用電器等領域，特別是廣泛應用於程控交換、光數據傳輸無線基站
、有線電視係統及IP網絡中，是信息技術設備正常工作的核心動力。但是，通信開關電源一般都采用脈衝寬度調製(PWM)技術
，其開關器件工作在高頻通斷狀態，由於高頻的快速瞬變過程本身就是電磁幹擾源
，它產生的電磁幹擾(EMI)xinhaoyouhenkuandepinlvfanwei


，youyouyidingdefudu，jingchuandaohefushehuiwurandiancihuanjing，duitongxinshebeihedianzichanpinzaochengganrao。lingwai，tongxinkaiguandianyuanyaoyouhenqiangdekangdianciganraodenengli
，tebieshiduileiji、浪湧、電網電壓
、電場、磁場
、電磁波、靜電放電
、脈衝串
、電壓跌落、射頻電磁場傳導抗擾性、輻射抗擾性
、傳導發射、輻射發射等項目需要滿足有關EMC標準的規定。

　　

國內在20世紀80～90年代，為了加強對當前國內電磁汙染的治理
，製定了一些與CISPR標準
、IEC801等國際標準相對應的標準.自從2003年8月1日中國強製實施3C認證(ChinaCompulsoryCertification)-K作以來
，掀起了”電磁兼容熱”，近(jin)距(ju)離(li)的(de)電(dian)磁(ci)幹(gan)擾(rao)研(yan)究(jiu)與(yu)控(kong)製(zhi)愈(yu)來(lai)愈(yu)引(yin)起(qi)電(dian)子(zi)研(yan)究(jiu)人(ren)員(yuan)們(men)的(de)關(guan)注(zhu)
，當(dang)前(qian)已(yi)成(cheng)為(wei)研(yan)究(jiu)領(ling)域(yu)的(de)一(yi)個(ge)新(xin)熱(re)點(dian)。本(ben)文(wen)將(jiang)針(zhen)對(dui)通(tong)信(xin)開(kai)關(guan)電(dian)源(yuan)電(dian)幹(gan)擾(rao)的(de)產(chan)生(sheng)機(ji)理(li)係(xi)統(tong)地(di)論(lun)述(shu)相(xiang)關(guan)的(de)抑(yi)製(zhi)技(ji)術(shu)。

　　

　　

1.1 開關電源基本特性

　　

開關電源的基本特性有四點：

 

①位置較為清楚。主要集中在功率開關器件、二極管以及與之相連的散熱器和高頻變壓器上
；

 

②能量轉換裝置工作於開關狀態。因開關電源是工作於開關狀態的能量轉換裝置，故其電壓

、電流變化率很高，產生的幹擾強度較大
；

 

③電源印刷線路板(PCB)走線通常采用手工布置。這種布置使其具有很大的隨意性
，增加了PCB分布參數的提取和近場幹擾預測評估的難度；

　　

④開關頻率大，可從幾萬Hz到數兆Hz，主要的幹擾形式是傳導幹擾和近場幹擾。

　　

1.2 電磁幹擾產生機理

　　

1.2.1 開關電路產生的電磁幹擾

　　

開關電路是開關電源的核心
，主要由開關管和高頻變壓器組成
，它產生的dv/dt是具有較大幅度的脈衝，頻帶較寬且諧波豐富.這種脈衝幹擾產生的主要原因有兩個方麵：一(yi)方(fang)麵(mian)開(kai)關(guan)管(guan)負(fu)載(zai)為(wei)高(gao)頻(pin)變(bian)壓(ya)器(qi)初(chu)級(ji)線(xian)圈(quan)，是(shi)感(gan)性(xing)負(fu)載(zai)。在(zai)開(kai)關(guan)管(guan)導(dao)通(tong)瞬(shun)間(jian)
，初(chu)級(ji)線(xian)圈(quan)產(chan)生(sheng)很(hen)大(da)的(de)湧(yong)流(liu)，並(bing)在(zai)初(chu)級(ji)線(xian)圈(quan)的(de)兩(liang)端(duan)出(chu)現(xian)較(jiao)高(gao)的(de)浪(lang)湧(yong)尖(jian)峰(feng)電(dian)壓(ya)
；在(zai)開(kai)關(guan)管(guan)斷(duan)開(kai)瞬(shun)問(wen)，由(you)於(yu)初(chu)級(ji)線(xian)圈(quan)的(de)漏(lou)磁(ci)通(tong)，致(zhi)使(shi)一(yi)部(bu)分(fen)能(neng)量(liang)沒(mei)有(you)從(cong)一(yi)次(ci)線(xian)圈(quan)傳(chuan)輸(shu)到(dao)二(er)次(ci)線(xian)圈(quan)，儲(chu)藏(zang)在(zai)電(dian)感(gan)中(zhong)的(de)這(zhe)部(bu)分(fen)能(neng)量(liang)將(jiang)和(he)集(ji)電(dian)極(ji)電(dian)路(lu)中(zhong)的(de)電(dian)容(rong)
、電阻形成帶有尖峰的衰減振蕩，疊加在關斷電壓上
，形成關斷電壓尖峰.這zhe種zhong電dian源yuan電dian壓ya中zhong斷duan會hui產chan生sheng與yu初chu級ji線xian圈quan接jie通tong時shi一yi樣yang的de磁ci化hua衝chong擊ji電dian流liu瞬shun變bian，這zhe個ge噪zao聲sheng會hui傳chuan導dao到dao輸shu人ren輸shu出chu端duan

，形xing成cheng傳chuan導dao幹gan擾rao。另ling一yi個ge方fang麵mian脈mai衝chong變bian壓ya器qi初chu級ji線xian圈quan
，開kai關guan管guan和he濾lv波bo電dian容rong構gou成cheng的de高gao頻pin開kai關guan電dian流liu環huan路lu可ke能neng會hui產chan生sheng較jiao大da的de空kong間jian輻fu射she，形xing成cheng輻fu射she幹gan擾rao。

　　

1.2.2 二er極ji管guan的de反fan向xiang恢hui複fu時shi間jian引yin起qi的de幹gan擾rao高gao頻pin整zheng流liu回hui路lu中zhong的de整zheng流liu二er極ji管guan正zheng向xiang導dao通tong時shi有you較jiao大da的de正zheng向xiang電dian流liu流liu過guo
，在zai其qi受shou反fan偏pian電dian壓ya而er轉zhuan向xiang截jie止zhi時shi，由you於yuPN結jie中zhong有you較jiao多duo的de載zai流liu子zi積ji累lei，因yin而er在zai載zai流liu子zi消xiao失shi之zhi前qian的de一yi段duan時shi間jian裏li，電dian流liu會hui反fan向xiang流liu動dong，致zhi使shi載zai流liu子zi消xiao失shi的de反fan向xiang恢hui複fu電dian流liu急ji劇ju減jian少shao而er發fa生sheng很hen大da的de電dian流liu變bian化hua(di/dt)。

　　

　　

形成電磁幹擾的三要素是幹擾源
、傳播途徑和受擾設備。因而，抑製電磁幹擾應從這三方麵人手。

　　

抑製幹擾源
、消除幹擾源和受擾設備之間的耦合和輻射、提高受擾設備的抗擾能力，從而改善開關電源的電磁兼容性能的目的。

　　

2.1 采用濾波器抑製電磁幹擾

　　

濾lv波bo是shi抑yi製zhi電dian磁ci幹gan擾rao的de重zhong要yao方fang法fa
，它ta能neng有you效xiao地di抑yi製zhi電dian網wang中zhong的de電dian磁ci幹gan擾rao進jin入ru設she備bei
，還hai可ke以yi抑yi製zhi設she備bei內nei的de電dian磁ci幹gan擾rao進jin入ru電dian網wang。在zai開kai關guan電dian源yuan輸shu入ru和he輸shu出chu電dian路lu中zhong安an裝zhuang開kai關guan電dian源yuan濾lv波bo器qi，不bu但dan可ke以yi解jie決jue傳chuan導dao幹gan擾rao問wen題ti
，同tong時shi也ye是shi解jie決jue輻fu射she幹gan擾rao的de重zhong要yao武wu器qi.濾波抑製技術分為無源濾波和有源濾波兩種方式。

　　

2.1.1 無源濾波技術

　　

無源濾波電路簡單，成本低廉，工作性能可靠，是抑製電磁幹擾的有效方式。無源濾波器由電感
、電容、電阻元件組成，其直接作用是解決傳導發射。開關電

　　

源中應用的無源濾波器的原理結構圖如圖1所示。

　　

 

由於原電源電路中濾波電容容量大，整流電路中會產生脈衝尖峰電流
，這個電流由非常多的高次諧波電流組成
，對電網產生幹擾
；另外電路中開關管的導通或截止、變壓器的初級線圈都會產生脈動電流.由you於yu電dian流liu變bian化hua率lv很hen高gao，對dui周zhou圍wei電dian路lu會hui產chan生sheng出chu不bu同tong頻pin率lv的de感gan應ying電dian流liu，其qi中zhong包bao括kuo差cha模mo和he共gong模mo幹gan擾rao信xin號hao，這zhe些xie幹gan擾rao信xin號hao可ke以yi通tong過guo兩liang根gen電dian源yuan線xian傳chuan導dao到dao電dian網wang其qi他ta線xian路lu和he幹gan擾rao其qi他ta的de電dian子zi設she備bei。圖tu中zhong差cha模mo濾lv波bo部bu分fen可ke以yi減jian少shao開kai關guan電dian源yuan內nei部bu的de差cha模mo幹gan擾rao信xin號hao，又you能neng大da大da衰shuai減jian設she備bei本ben身shen工gong作zuo時shi產chan生sheng的de電dian磁ci幹gan擾rao信xin號hao傳chuan向xiang電dian網wang。又you根gen據ju電dian磁ci感gan應ying定ding律lv，得deE—Ldi/dt，E為L兩端的電壓降
，L為電感量，di/dt為電流變化率。顯然要求電流變化率越小
，則要求電感量就越大。

　　

脈衝電流回路通過電磁感應其他電路與大地或機殼組成的回路產生的幹擾信號為共模信號；kaiguandianyuandianluzhongkaiguanguandejidianjiyuqitadianluzhijianchanshenghenqiangdedianchang，dianluhuichanshengweiyidianliu，erzhegeweiyidianliuyeshuyugongmoganraoxinhao。tuzhonggongmolvboqijiushiyonglaiyizhigongmoganrao，shizhishoudaoshuaijian。

　　

2.1.2 有源濾波技術

　　

有源濾波技術是抑製共模幹擾的一種有效方法.這是一種從噪聲源出發而采取的措施(如圖2)。其基本思想是設法從主回路中取出一個與電磁幹擾信號大小相等

、xiangweixiangfandebuchangxinhaoqupinghengyuanlaideganraoxinhao，yidadaojiangdiganraoshuipingdemude。rutu
，liyongjingtiguandedianliufangdazuoyong，tongguobafashejidedianliuzhehedaojiji，zaijijihuilulailvbo.R1、C2組成的濾波器使基極紋波很小，這樣射極的紋波也很小。由於c2的容量小於C3
，減小了電容的體積。這種方式僅適合低壓小功率電源的情況。

　　

 

要用於防止靜電場和恒定磁場的影響；另一種是電磁屏蔽，主要用於防止交變電場、磁(ci)場(chang)以(yi)及(ji)交(jiao)變(bian)電(dian)磁(ci)場(chang)的(de)影(ying)響(xiang)。屏(ping)蔽(bi)技(ji)術(shu)分(fen)為(wei)對(dui)發(fa)出(chu)電(dian)磁(ci)波(bo)部(bu)位(wei)的(de)屏(ping)蔽(bi)和(he)受(shou)電(dian)磁(ci)波(bo)影(ying)響(xiang)的(de)元(yuan)器(qi)件(jian)的(de)屏(ping)蔽(bi)。在(zai)開(kai)關(guan)電(dian)源(yuan)中(zhong)
，可(ke)發(fa)出(chu)電(dian)磁(ci)波(bo)的(de)元(yuan)器(qi)件(jian)是(shi)指(zhi)變(bian)壓(ya)器(qi)、電感器
、功率器件等，通常在其周圍采用銅板或鐵板作為屏蔽，以使其電磁波產生衰減。

　　

ciwai，weileyizhikaiguandianyuanchanshengdefushexiangwaibufasan，weilejianshaodianciganraoduiqitadianzishebeideyingxiang，yingcaiquzhengtipingbi。kewanquananzhaoduicichangpingbidefangfalaijiagongpingbizhao

，ranhoujiangzhenggepingbizhaoyuxitongdejikehedilianjieweiyiti
，jiunengduidiancichangjinxingyouxiaodepingbi.然而在使用整體屏蔽時應充分考慮屏蔽材料的接縫
、電線的輸入、輸出端子和電線的引出口等處的電磁泄露，且不易散熱，結構成本大幅度增加等因素。

　　

為wei使shi電dian磁ci屏ping蔽bi能neng同tong時shi發fa揮hui靜jing電dian屏ping蔽bi的de作zuo用yong，加jia強qiang屏ping蔽bi效xiao果guo

，同tong時shi保bao障zhang人ren身shen和he設she備bei的de安an全quan，應ying將jiang係xi統tong與yu大da地di相xiang連lian，即ji為wei接jie地di技ji術shu。接jie地di是shi指zhi在zai係xi統tong的de某mou個ge選xuan定ding點dian與yu某mou個ge接jie地di麵mian之zhi間jian建jian立li導dao電dian的de通tong路lu設she計ji。這zhe一yi過guo程cheng是shi至zhi關guan重zhong要yao的de，將jiang接jie地di和he屏ping蔽bi正zheng確que結jie合he起qi來lai可ke以yi更geng好hao地di解jie決jue電dian磁ci幹gan擾rao問wen題ti，又you可ke提ti高gao電dian子zi產chan品pin的de抗kang幹gan擾rao能neng力li。

　　

2.3 PCB設計技術

　　

為更好地抑製開關電源的電磁幹擾

，其印製電路板(PCB)的抗幹擾技術尤為重要。為減少PCB的電磁輻射和PCB上電路問的串擾，要非常注意PCB布局、buxianhejiedi。rujianshaofusheganraoshijianxiaotonglumianji
，jianxiaoganraoyuanhemingandianludehuanlumianji
，caiyongjingdianpingbi。eryizhidianchangyucichangdeouhe，yingjinliangzengdaxianjianjuli。

　　

在開關電源中接地是抑製幹擾的重要方法。接地有安全接地
、工作接地和屏蔽接地等3種基本類型。地線設計應注意以下幾點：

　　

(1)交流電源地與直流電源地分開。

　　

(2)功率地與弱電地分開。

　　

(3)模擬電路與數字電路的電源地分開。

　　

(4)盡量加粗地線。

　　

2.4 擴頻調製技術

　　

對(dui)於(yu)一(yi)個(ge)周(zhou)期(qi)信(xin)號(hao)尤(you)其(qi)是(shi)方(fang)波(bo)來(lai)說(shuo)
，其(qi)能(neng)量(liang)主(zhu)要(yao)分(fen)布(bu)在(zai)基(ji)頻(pin)信(xin)號(hao)和(he)諧(xie)波(bo)分(fen)量(liang)中(zhong)，諧(xie)波(bo)能(neng)量(liang)隨(sui)頻(pin)率(lv)的(de)增(zeng)加(jia)呈(cheng)級(ji)數(shu)降(jiang)低(di)。由(you)於(yu)次(ci)諧(xie)波(bo)的(de)帶(dai)寬(kuan)是(shi)基(ji)頻(pin)帶(dai)寬(kuan)的(de)倍(bei)
，通(tong)過(guo)擴(kuo)頻(pin)技(ji)術(shu)將(jiang)諧(xie)波(bo)能(neng)量(liang)分(fen)布(bu)在(zai)一(yi)個(ge)更(geng)寬(kuan)的(de)頻(pin)率(lv)範(fan)圍(wei)上(shang)。由(you)於(yu)基(ji)頻(pin)和(he)各(ge)次(ci)諧(xie)波(bo)能(neng)量(liang)減(jian)少(shao)，其(qi)發(fa)射(she)強(qiang)度(du)也(ye)應(ying)該(gai)相(xiang)應(ying)降(jiang)低(di)。要(yao)在(zai)開(kai)關(guan)電(dian)源(yuan)中(zhong)采(cai)用(yong)擴(kuo)頻(pin)時(shi)鍾(zhong)信(xin)號(hao)
，需(xu)要(yao)對(dui)該(gai)電(dian)源(yuan)開(kai)關(guan)脈(mai)衝(chong)控(kong)製(zhi)電(dian)路(lu)輸(shu)出(chu)的(de)脈(mai)衝(chong)信(xin)號(hao)進(jin)行(xing)調(tiao)製(zhi)，形(xing)成(cheng)擴(kuo)頻(pin)時(shi)鍾(zhong)(如圖3)。與傳統的方法相比，采用擴頻技術優化開關電源EMI既高效又可靠，無需增加體積龐大的濾波器件和繁瑣的屏蔽處理，也不會對電源的效率帶來任何負麵影響。

　　

 

dianganhedianrongdengyuanjianzuchenglvboqi，jiangshurudianliuboxingjinxingyixianghezhengxingguochenglaishixiantigaogonglvyinshude。eryouyuangonglvyinshuxiaozhengdianlushiyijukongzhidianluqiangposhurujiaoliudianliuboxinggenzongshurujiaoliudianyaboxingdeyuanlilaishixianjiaoliushurudianliuzhengxianhua

，bingyujiaoliushurudianyatongbu。liangzhongfangfajunshigonglvyinshutigao
，houzhexiaoguogengjiamingxian

，dandianlufuza。

　　

　　

隨著通信開關電源不斷向高頻化發展，其抗幹擾問題顯得越發重要.在zai開kai發fa和he設she計ji開kai關guan電dian源yuan過guo程cheng中zhong
，如ru何he有you效xiao抑yi製zhi開kai關guan電dian源yuan的de電dian磁ci幹gan擾rao
，同tong時shi提ti高gao開kai關guan電dian源yuan本ben身shen對dui電dian磁ci幹gan擾rao的de抗kang幹gan擾rao能neng力li是shi一yi個ge重zhong要yao課ke題ti。除chu本ben文wen中zhong分fen析xi的de幾ji種zhong主zhu要yao方fang法fa外wai

，還hai可ke以yi采cai用yong光guang電dian隔ge離li器qi、LSA係列浪湧吸收器、軟(ruan)開(kai)關(guan)技(ji)術(shu)等(deng)。幾(ji)種(zhong)抗(kang)幹(gan)擾(rao)措(cuo)施(shi)既(ji)相(xiang)互(hu)獨(du)立(li)又(you)相(xiang)互(hu)聯(lian)係(xi)，在(zai)實(shi)際(ji)設(she)計(ji)時(shi)，應(ying)全(quan)麵(mian)考(kao)慮(lv)開(kai)關(guan)電(dian)源(yuan)的(de)各(ge)種(zhong)電(dian)磁(ci)幹(gan)擾(rao)
，選(xuan)用(yong)多(duo)種(zhong)抑(yi)製(zhi)電(dian)磁(ci)幹(gan)擾(rao)的(de)方(fang)法(fa)加(jia)以(yi)綜(zong)合(he)利(li)用(yong)
，才(cai)能(neng)達(da)到(dao)良(liang)好(hao)的(de)抗(kang)幹(gan)擾(rao)效(xiao)果(guo)。