王勛寶 倪明 陳建平 陳敬賢 李澤

摘 要：微電子技術(shù)發(fā)展迅速，在各行各業(yè)中開關(guān)電源技術(shù)已經(jīng)被普遍使用。隨著開關(guān)電源技術(shù)的廣泛應(yīng)用，更多的電氣設(shè)備得以快速的應(yīng)用到生產(chǎn)生活中來，一些技術(shù)性能相對(duì)較高的電器設(shè)備在使用時(shí)，需要相當(dāng)穩(wěn)定的電力供應(yīng)，所以我們要努力解決開關(guān)電源的電磁干擾問題，使開關(guān)電源自身性能得到穩(wěn)定的提升，保證供電電路的穩(wěn)定性，使電氣設(shè)備能夠正常的運(yùn)轉(zhuǎn)。

關(guān)鍵詞：開關(guān)電源;電磁干擾;抑制

1開關(guān)電源工作機(jī)理和電磁干擾原理

1.1開關(guān)電源的工作機(jī)理

開關(guān)電源的組成包括如下部分：主電路;監(jiān)測(cè)電路;控制電路;輔助電路。主電路包括整流器、濾波器以及逆變器等三個(gè)部分;控制電路可以采集數(shù)據(jù)電流，進(jìn)行數(shù)據(jù)對(duì)比分析后改變逆變器的控制，之后可以調(diào)節(jié)電流變化的頻率以及脈寬，從而可以保證電路運(yùn)行的穩(wěn)定性;檢測(cè)電路的工作運(yùn)行目標(biāo)是保護(hù)系統(tǒng)參數(shù)，并且通過儀表盤的形式體現(xiàn)出來;輔助電源則可以保證電源路徑的順利運(yùn)行。電源所供給的能量及負(fù)載具有不定時(shí)、間斷的特點(diǎn)，為使開關(guān)電源能夠進(jìn)行持續(xù)不間斷的電能供應(yīng)，設(shè)計(jì)人員需為開關(guān)電源設(shè)置配套的電能設(shè)備，在開關(guān)連接狀態(tài)時(shí)進(jìn)行電能的儲(chǔ)存工作，儲(chǔ)存的電能用于開關(guān)斷開時(shí)維護(hù)系統(tǒng)正常運(yùn)行。

1.2電磁干擾的作用原理

電磁干擾作用原理如下：①電磁干擾普遍存在于開關(guān)電路，而開關(guān)電源的核心組成部分為管道以及高頻變壓器電路。該核心具有較大的脈沖電磁電壓以及相對(duì)變化較多的諧波。高頻變壓器初級(jí)線圈是開關(guān)管的負(fù)載，連接和斷開的瞬間會(huì)在開關(guān)電源中產(chǎn)生較大的電壓脈沖，電流瞬間受到磁化沖擊，這是電磁干擾的傳導(dǎo)性質(zhì)體現(xiàn)。②電磁干擾產(chǎn)生于整流電路，連接狀態(tài)下的整流電路二極管會(huì)產(chǎn)生較強(qiáng)電流值的正向電流，在開關(guān)斷開的瞬間，這股正向電流將受到反電壓的影響，轉(zhuǎn)變?yōu)榉聪螂娏鳎⑶以摲聪螂娏髦写嬖谙鄬?duì)較多的高頻率諧波分量，電磁干擾由于這種強(qiáng)烈的電流變化而產(chǎn)生。③高頻電壓器中同樣存在電磁干擾，其電流環(huán)路是由管道、初級(jí)線圈以及濾波電容共同構(gòu)成，該環(huán)路存在空間輻射。電容中的高頻阻抗會(huì)在電流濾波電容不足或性能較低的情況下，將頻率不相符的電流傳導(dǎo)到交流電源當(dāng)中，進(jìn)而產(chǎn)生電磁干擾。

2開關(guān)電源的電磁干擾抑制措施

2.1屏蔽技術(shù)

屏蔽是我們?nèi)粘Ｉ钪卸寄芙佑|到的物理原理，包括中央一套《加油！向未來》的節(jié)目中驗(yàn)證了特斯拉線圈的實(shí)驗(yàn)。電磁屏蔽的原理是通過加裝屏蔽體來削弱甚至完全阻擋電磁能量。在開關(guān)電源的電磁屏蔽中，分為兩個(gè)部分：

（1）對(duì)產(chǎn)生電磁干擾的元器件進(jìn)行屏蔽;

（2）對(duì)容易受到電磁干擾的元器件進(jìn)行屏蔽。

開關(guān)電源中，產(chǎn)生電磁干擾的元器件一般是變壓器、電感器以及各種功率器件，對(duì)于這些元器件的電磁屏蔽，可以使用銅板或者鐵板圍繞起來，從而削弱其產(chǎn)的電磁干擾。對(duì)于容易受到電磁干擾的元器件也可以采用相同的辦法進(jìn)行屏蔽。另外，還可以通過整體屏蔽的方法，使用強(qiáng)導(dǎo)電性的材料把開關(guān)電源整體圍繞起來，從而防止其中產(chǎn)生的電磁干擾向外擴(kuò)散。在應(yīng)用整體屏蔽時(shí)，需要注意以下兩點(diǎn)問題：

（1）屏蔽材料的接縫、電線以及輸出端子的接口都很容易發(fā)生電磁泄漏，在應(yīng)用整體屏蔽時(shí)需要著重處理;

（2）整體屏蔽需要將開關(guān)電源整體圍繞在屏蔽體中，這就會(huì)導(dǎo)致散熱出現(xiàn)阻礙，相應(yīng)的，設(shè)備成本也會(huì)增加。

2.2濾波技術(shù)

通過《整流和濾波》部分的學(xué)習(xí)，我們可以知道濾波技術(shù)可以應(yīng)用到開關(guān)電源傳導(dǎo)干擾的抑制中。通過學(xué)習(xí)其他資料了解到開關(guān)電源的傳導(dǎo)干擾包括共模干擾和差模干擾兩種，共模干擾出現(xiàn)在相線和地線以及中線和地線之間，共模干擾的電流會(huì)在相線和中線內(nèi)部同時(shí)出現(xiàn)，大小和方向都相同。差模干擾出現(xiàn)在相線和中線之間，差模干擾的電流同樣會(huì)在相線和中線內(nèi)容同時(shí)出現(xiàn)，大小相同，但是方向相反。濾波技術(shù)無論是對(duì)差模干擾還是共模干擾都有很好的抑制作用，由于共模干擾和差模干擾一般會(huì)同時(shí)出現(xiàn)在開關(guān)電源傳導(dǎo)干擾中，所以在加裝濾波器時(shí)一般會(huì)將共模濾波和差模濾波同時(shí)考慮在內(nèi)。實(shí)踐發(fā)現(xiàn)，對(duì)于內(nèi)阻較高的干擾源，濾波器輸入阻抗需要設(shè)計(jì)低值，對(duì)于內(nèi)阻低的干擾源，濾波器輸入阻抗需要設(shè)計(jì)高值;負(fù)載電阻高時(shí)，濾波器輸出阻抗需要設(shè)計(jì)低值，負(fù)載電阻低時(shí)，濾波器輸出阻抗需要設(shè)計(jì)高值。

2.3接地技術(shù)

接地技術(shù)是廣泛應(yīng)用的一項(xiàng)物理技術(shù)，同時(shí)也是漏電保護(hù)中很常用且效果很好的一種技術(shù)。開關(guān)電源中的接地屬于屏蔽接地。在設(shè)計(jì)屏蔽接地時(shí)，需要注意以下幾個(gè)方面。

（1）開關(guān)電源的接地包括交流接地和直流接地，必須將兩者嚴(yán)格分離，一般采用浮地技術(shù)將開關(guān)電源的直流地和交流地分隔開，從而來屏蔽交流電源地線所產(chǎn)生的干擾。

（2）功率地和弱電地要分開。功率地應(yīng)用于是負(fù)載電路或者功率驅(qū)動(dòng)電路，電流和電壓都很大，因此很容易產(chǎn)生干擾，必須和其他弱電地分隔開。

（3）地線直徑盡量大。直徑小的地線會(huì)導(dǎo)致接地電位隨電流變化而變化，從而進(jìn)而影響抗噪聲性能。

2.4電路措施

（1）開關(guān)電源中電磁干擾的產(chǎn)生主要是憂郁電壓和電流的短時(shí)間大幅度變化，因此，在抑制電磁干擾時(shí)，可以通過設(shè)計(jì)吸收電路，分散能量，降低電路中的電壓和電流變化幅度。

（2）在原有的硬開關(guān)電路中設(shè)置電感和電容，通過其諧振特性，能夠有效減少電壓和電流的重疊，從而降低電磁干擾。

（3）在開關(guān)電源設(shè)計(jì)中，盡量選擇不容易產(chǎn)生、傳導(dǎo)以及輻射電磁干擾的元器件。開關(guān)電源的電磁干擾一直是影響電路性能的一大問題。通過資料的學(xué)習(xí)和分析，在開關(guān)電源的電磁干擾抑制中可以結(jié)合實(shí)際情況綜合使用多種電磁干擾抑制措施，這樣才能發(fā)揮最大的作用，有效保證電子設(shè)備的正常工作。

3結(jié)束語

開關(guān)電源的應(yīng)用越來越廣泛，在其設(shè)計(jì)運(yùn)行過程中會(huì)產(chǎn)生相對(duì)嚴(yán)重的電磁干擾，電磁干擾會(huì)破壞整個(gè)電路運(yùn)行的穩(wěn)定性，因此相關(guān)技術(shù)人員要深入研究電磁干擾抑制技術(shù)，并結(jié)合實(shí)際情況對(duì)其產(chǎn)生的原有進(jìn)行具體分析，通過合理的增加相關(guān)的技術(shù)設(shè)備，來減少電磁干擾對(duì)電路的影響，本文從多個(gè)方面闡述了開關(guān)電源工作中產(chǎn)生電磁波的原因及應(yīng)對(duì)方法，我們要對(duì)影響開關(guān)電源穩(wěn)定性的因素進(jìn)行綜合分析，充分的結(jié)合多種技術(shù)來制定電路的設(shè)計(jì)方案，有效的控制和消除電磁干擾給電路帶來的不利影響。

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（上海機(jī)電工程研究所， 上海 201109）