電子工程師必看！五大開關電源EMI抑制策略
電源開關因具有功耗小、效率高、體積小、重量輕、作業穩 定、安全可靠以及穩壓規模寬等長處，而被廣泛應用于計算機、通訊、電子儀器、工業自動操控、國防及家用電器等范疇。可是開關電源瞬態呼應較差、易發生電磁 攪擾，且EMI信號占有很寬的頻率規模，并具有必定的起伏。這些EMI信號經過傳導和輻射辦法污染電磁環境，對通訊設備和電子儀器造成攪擾，因而在必定程 度上約束了開關電源的運用。而開關電源中的攪擾源首要會集在電壓、電流改變大，如開關管、二極管、高頻變壓器等元件，以及溝通輸人、整流輸出電路有些。接下來就說下按捺開關電源電磁攪擾的五大辦法了↓
選用溝通輸入EMI濾波器
通常攪擾電流在導線上傳輸時有兩種辦法：共模辦法和差模辦法。共模攪擾是載流體與大地之間的攪擾：攪擾巨細和方向共同，存在于電源任何一相對大地、或中線 對大地間，首要是由du/dt發生的，di/dt也發生必定的共模攪擾。而差模攪擾是載流體之間的攪擾：攪擾巨細持平、方向相反，存在于電源相線與中線及 相線與相線之間。攪擾電流在導線上傳輸時既能夠共模辦法出現，也能夠差模辦法出現;但共模攪擾電流只有變成差模攪擾電流后，才能對有用信號構成攪擾。
溝通電源輸人線上存在以上兩種攪擾，通常為低頻段差模攪擾和高頻段共模攪擾。在通常情況下差模攪擾起伏小、頻率低、造成的攪擾小;共模攪擾起伏大、頻率高， 還能夠經過導線發生輻射，造成的攪擾較大。若在溝通電源輸人端選用恰當的EMI濾波器，則可有效地按捺電磁攪擾。電源線EMI濾波器根本原理如圖1所示， 其間差模電容C1、C2用來短路差模攪擾電流，而中心連線接地電容C3、C4則用來短路共模攪擾電流。共模扼流圈是由兩股等粗而且按同方向繞制在一個磁芯 上的線圈組成。假如兩個線圈之間的磁藕合十分嚴密，那么漏感就會很小，在電源線頻率規模內差模電抗將會變得很小;當負載電流流過共模扼流圈時，串聯在相線上的線圈所發生的磁力線和串聯在中線上線圈所發生的磁力線方向相反，它們在磁芯中彼此抵消。 因而即便在大負載電流的情況下，磁芯也不會飽滿。而對于共模攪擾電流，兩個線圈發生的磁場是同方向的，會出現較大電感，然后起到衰減共模攪擾信號的效果。 這兒共模扼流圈要選用導磁率高、頻率特性較佳的鐵氧體磁性材料。
使用吸收回路改進開關波形
開關管或 二極管在注冊和關斷進程中，因為存在變壓器漏感和線路電感，二極管存儲電容和散布電容，簡單在開關管集電極、發射極兩頭和二極管上發生尖峰電壓。通常情況下選用RC/RCD吸收回路，RCD浪涌電壓吸收回路
當吸收回路上的電壓超越必定起伏時，各器材迅速導通，然后將浪涌能量泄放掉，一起將浪涌電壓約束在必定的起伏。在開關管集電極和輸出二極管的正極引線上串接 可飽滿磁芯線圈或微晶磁珠，原料通常為鈷（Co），當經過正常電流時磁芯飽滿，電感量很小。一旦電流要反向流過期，它將發生很大的反電勢，這么就能有效地 按捺二極管VD的反向浪涌電流。
使用開關頻率調制技能
頻率操控技能是依據開關攪擾的能量首要會集在特定的頻率上，并具有較大的頻譜峰值。假如能將這些能量渙散在較寬的頻帶上，則能夠達到下降于擾頻譜峰值的意圖。通常有兩種處理辦法：隨機頻率法和調制頻率法。
隨機頻率法是在電路開關距離中加人一個隨機擾動重量，使開關攪擾能量渙散在必定規模的頻帶中。研究標明，開關攪擾頻譜由原來離散的尖峰脈沖攪擾變成接連散布攪擾，其峰值大大下降。
調制頻率法是在鋸齒波中加人調制波（白噪聲），在發生攪擾的離散頻段周圍構成邊頻帶，將攪擾的離散頻帶調制展開成一個散布頻帶。這么，攪擾能量就渙散到這些散布頻段上。在不影響變換器作業特性的情況下，這種操控辦法能夠極好地按捺注冊、關斷時的攪擾。
選用軟開關技能開關電源的攪擾之一是來自功率開關管通/斷時的du/dt，因而，減小功率開關管通/斷的du/dt是按捺開關電源攪擾的一項重要辦法。而軟開關技能能夠減小開關管通/斷的du/dt。
假如在開關電路的基礎上增加一個很小的電感、電容等諧振元件就構成輔佐網絡。在開關進程前后引人諧振進程，使開關注冊前電壓先降為零，這么就能夠消除開經進程中電壓、電流堆疊的現象，下降、甚至消除開關損耗和攪擾，這種電路稱為軟開關電路。
依據上述原理能夠選用兩種辦法，即在開關關斷前使其電流為零，則開關關斷時就不會發生損耗和攪擾，這種關斷辦法稱為零電流關斷;或在開關注冊前使其電壓為 零，則開關注冊時也不會發生損耗和攪擾，這種注冊辦法稱為零電壓注冊。在許多情況下，不再指出注冊或關斷，僅稱零電流開關和零電壓開關，根本電路如圖3和圖4所示。
通常選用軟開關電路操控技能，聯系合理的元器材布局及印制電路板布線、接地技能，對開關電源的EMI攪擾具有必定的改進效果。選用電磁屏蔽辦法通常選用電磁屏蔽辦法都能有效地按捺開關電源的電磁輻射攪擾。開關電源的屏蔽辦法首要是對于開關管和高頻變壓器而言。開關管作業時發生很多的熱量，需求給 它裝散熱片，然后使開關管的集電極與散熱片間發生較大的散布電容。因而，在開關管的集電極與散熱片間放置絕緣屏蔽金屬層，而且散熱片接機殼地，金屬層接到 熱端零電位，減小集電極與散熱片間藕合電容，然后減小散熱片發生的輻射攪擾。
對于高頻變壓器，首要應依據導磁體屏蔽性質來挑選導磁體構造，如用罐型鐵芯和 El型鐵芯，則導磁體的屏蔽效果極好。變壓器外加屏蔽時，屏蔽盒不該緊貼在變壓器外面，應留有必定的氣隙。如選用有氣隙的多層屏蔽物時，所得的屏蔽效果會 非常好。別的，在高頻變壓器中，常常需求消除初、次級線圈間的散布電容，可沿著線圈的全長，在線圈間墊上銅箔制成的開路帶環，以減小它們之間的禍合，這個開 路帶環既與變壓器的鐵芯銜接，又與電源的地銜接，起到靜電屏蔽效果。假如條件答應，對全部開關電源加裝屏蔽罩，那樣就會非常好地按捺輻射攪擾。
結束語
跟著開關電源的體積越來越小、功率密度越來越大，EMI操控問題成為開關電源穩定性的一個關鍵因素。由上述剖析可知，選用EMI濾波技能、屏蔽技能、密封 技能及接地技能等，能夠有效地按捺、消除攪擾源及受擾設備之間的禍合和輻射，堵截電磁攪擾的傳達路徑，然后進步開關電源的電磁兼容性。
| 【上一個】 開關電源電磁干擾機理與抑制措施 | 【下一個】 由系統電源可靠性引發的思考 |
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