李晉

摘要：隨著微電子技術(shù)發(fā)展，人們對(duì)開(kāi)關(guān)電源兼容性越發(fā)重視，為了實(shí)現(xiàn)開(kāi)關(guān)電源微型化和高頻化，需要解決其中的電磁兼容問(wèn)題。基于此，本文就開(kāi)關(guān)電源電磁兼容問(wèn)題展開(kāi)研究，首先對(duì)其出現(xiàn)原因進(jìn)行分析，之后提出了一些解決方法，希望能夠不斷優(yōu)化開(kāi)關(guān)電源。

關(guān)鍵詞：開(kāi)關(guān)電源;電磁兼容;解決方法

開(kāi)關(guān)電源優(yōu)勢(shì)較多，在工業(yè)、軍事、航空和民用等領(lǐng)域都有廣泛應(yīng)用。開(kāi)關(guān)電源在大部分場(chǎng)合都具有抗電磁干擾能力，能夠適應(yīng)電網(wǎng)電壓波動(dòng)，以保證自身正常運(yùn)行，確保供電穩(wěn)定。但是在大功率電流方波切換時(shí)產(chǎn)生的斜坡電壓和電流較大，在傳輸過(guò)程中會(huì)對(duì)供電設(shè)備和電網(wǎng)造成影響，導(dǎo)致設(shè)備無(wú)法正常運(yùn)行，甚至是開(kāi)關(guān)電源工作受到影響，電源性能下降。因此，需要對(duì)開(kāi)關(guān)電源電磁兼容展開(kāi)研究。

一、開(kāi)關(guān)電源電磁兼容產(chǎn)生原因

電磁干擾傳輸形式分為傳導(dǎo)和輻射兩種。干擾源與敏感設(shè)備之間有完整電路連接，而其中的電磁干擾就是傳導(dǎo)傳輸。通過(guò)電路可以直接將干擾信號(hào)傳輸給接收器，導(dǎo)致電磁干擾。通過(guò)電磁波對(duì)介質(zhì)向外傳輸屬于輻射傳輸[1]。輻射耦合包括三種，一是天線發(fā)射出來(lái)的電磁波由另一個(gè)天線接收導(dǎo)致耦合;二是空間電磁波通過(guò)導(dǎo)線感應(yīng)產(chǎn)生耦合;三是兩個(gè)平行導(dǎo)線之間的高頻信號(hào)互感產(chǎn)生耦合。

開(kāi)關(guān)電源電磁兼容原因包括：（1）印刷電路。開(kāi)關(guān)電源中印刷電路處于基本地位，其主要用于連通電器。但是印刷電路可能由于隨意布置線路，設(shè)計(jì)時(shí)對(duì)電磁兼容問(wèn)題考慮不夠嚴(yán)密，導(dǎo)致其在運(yùn)行時(shí)出現(xiàn)電磁噪聲，干擾其他電器元件運(yùn)行。因此電路印刷時(shí)，電路板設(shè)計(jì)十分重要，如果只關(guān)注電路美觀度就會(huì)影響印刷電路穩(wěn)定性。（2）晶體管。開(kāi)關(guān)電源設(shè)計(jì)時(shí)，因?yàn)閷?duì)開(kāi)關(guān)電源變壓器體積的考慮不夠充分，導(dǎo)致晶體管開(kāi)關(guān)頻率增加，電流頻繁變化，進(jìn)而使電磁信號(hào)控制能力降低。此外晶體管開(kāi)關(guān)頻率在增加后，其溫度也會(huì)不斷上升，如果缺乏散熱元件就會(huì)出現(xiàn)寄生電容，使電壓頻率發(fā)生變化，電磁干擾更加嚴(yán)重[2]。（3）開(kāi)關(guān)變壓器。開(kāi)關(guān)電源中功率變壓器是十分重要的組成部分，其在運(yùn)行時(shí)必然會(huì)產(chǎn)生電磁干擾，這是由于變壓器中有多個(gè)繞組，各繞組間會(huì)產(chǎn)生寄生電容，進(jìn)而出現(xiàn)脈沖電波，最終導(dǎo)致電磁干擾。而電磁干擾會(huì)對(duì)其他元件產(chǎn)生影響，使變壓器兩邊配合不夠協(xié)調(diào)，產(chǎn)生漏磁現(xiàn)象，導(dǎo)致晶體管電壓上升，電磁干擾現(xiàn)象加重。

二、開(kāi)關(guān)電源電磁兼容問(wèn)題解決方法

（一）有效預(yù)防電磁干擾

首先，盡量縮小PCB銅箔占據(jù)范圍。在對(duì)開(kāi)關(guān)電源中的電氣元件進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，而開(kāi)關(guān)管中的漏極集電路極等容易產(chǎn)生噪聲的電路節(jié)點(diǎn)中要盡量縮小PCB銅箔占據(jù)范圍，科學(xué)把控開(kāi)關(guān)電源輸入輸出端與相應(yīng)電器元件之間距離。而對(duì)于并未采取屏蔽措施的變壓器線包以及變壓器磁芯均為噪音元件，其會(huì)產(chǎn)生的電磁干擾，這就需要保證開(kāi)關(guān)電源屏蔽體與變壓器保持合理距離。

其次，盡量縮小電流環(huán)范圍。為了防止出現(xiàn)EMI電感飽和現(xiàn)象，需要盡量縮小電流環(huán)范圍，避免開(kāi)關(guān)電源中的驅(qū)動(dòng)反饋電流與初級(jí)開(kāi)關(guān)電流混亂。同時(shí)，需要把控好阻尼電阻值，其電阻值大小以振鈴響為判斷標(biāo)準(zhǔn)。此外，把控好次級(jí)電路元件以及初級(jí)電路屏蔽體間距，在輸入電纜旁放置高頻輸入EMI濾波器，能夠避免、預(yù)防電磁干擾現(xiàn)象出現(xiàn)[3]。

最后，適當(dāng)添加輔助線圈。輔助線圈通過(guò)并聯(lián)方式使磁棒線圈和RF濾波器兩邊電阻增加。但是，需要確保功率變壓器與EMI濾波器之間能夠保持足夠距離，尤其不可在開(kāi)關(guān)電源繞包的首部放置。如果PCB面積未縮小，需要適當(dāng)擴(kuò)大屏蔽繞組腳位范圍，并為RC阻尼器預(yù)留位置，進(jìn)而采用跨界方式使RC阻尼器增加。

（二）加強(qiáng)整改工作

1.若是開(kāi)關(guān)電源頻率處于1MHz范圍內(nèi)，其主要受到差模干擾，這種干擾是由于開(kāi)關(guān)電源和交流電源環(huán)流引發(fā)的，差模電流會(huì)從電源進(jìn)線傳輸至開(kāi)關(guān)電源，之后從其中的中線傳輸出去。這次出現(xiàn)差模傳導(dǎo)發(fā)射方式，主要是由于晶體管中的諧波和激波導(dǎo)致的，其會(huì)影響電壓調(diào)整、測(cè)試結(jié)果。而為了防止出現(xiàn)差模干擾，需要科學(xué)選擇濾波元件參數(shù)，適當(dāng)擴(kuò)大X電容量，提高差模電感，若是有些開(kāi)關(guān)電壓功率比較小，可以采用P1型濾波器解決[4]。

2.若是開(kāi)關(guān)電源頻率處于1-5MHz范圍內(nèi)，差模干擾和共模干擾同時(shí)作用需要增加X(jué)電容在輸出端進(jìn)而用于差模干擾抵消，同時(shí)對(duì)干擾超標(biāo)原因進(jìn)行分析，之后采用差模電感器，并根據(jù)需求調(diào)整電感量，同時(shí)還需要調(diào)整整流二極管。

3.若是開(kāi)關(guān)電源頻率超過(guò)5MHz，其主要受到共模干擾，這種干擾主要是由于共模電流引發(fā)的，平衡共模電流并在中線與相線流動(dòng)，二者具有同樣相位、幅度。共模傳導(dǎo)干擾發(fā)射受到開(kāi)關(guān)晶體管集電極電壓影響而發(fā)生變化，此時(shí)，散熱片寄生電容耦合和晶體管外殼會(huì)產(chǎn)生影響，因此，可以通過(guò)嫁接濾波器共模電容或是在散熱器與晶體管外殼處設(shè)置屏蔽層，進(jìn)而防止晶體管外殼和散熱器片間分布電容，進(jìn)而控制共模傳導(dǎo)干擾，對(duì)此，若是外殼接地則可以使用磁環(huán)，并將其纏繞兩圈，這樣能夠避免超過(guò)10MHz電磁干擾[5]。

4.若是開(kāi)關(guān)電源頻率處于25-30MHz范圍內(nèi)，需要增加電容，或是在變壓器上采取銅皮保護(hù)，及時(shí)調(diào)整PCB布局，并采用雙線磁環(huán)，將其放在輸出線前端位置。此外，在輸出整流管兩邊實(shí)行并聯(lián)方式，設(shè)置RC濾波器，同時(shí)調(diào)整電容位置及其容量、參數(shù)等，采用銅箔保護(hù)變壓器外殼，并在其內(nèi)部采取屏蔽措施，調(diào)整繞組排布，對(duì)PCB布局進(jìn)行調(diào)整。在輸出線前端位置設(shè)置雙線繞組共模電感，采用并聯(lián)方式設(shè)置濾波器，調(diào)整其參數(shù)。

結(jié)束語(yǔ)：

綜上所述，隨著電子產(chǎn)品應(yīng)用范圍的擴(kuò)大，高電流和高電壓作業(yè)導(dǎo)致電子產(chǎn)品產(chǎn)生的電磁干擾越來(lái)越強(qiáng)，相對(duì)于其他容易控制的元件而言，開(kāi)關(guān)電源電磁兼容控制更復(fù)雜，對(duì)此，需要深入分析電磁干擾基本原理，采取有效措施預(yù)防并整改電磁干擾現(xiàn)象，確保開(kāi)關(guān)電源應(yīng)用質(zhì)量。

參考文獻(xiàn)：

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