张飞实战电子官方网站：zhangfeidz ?点击打开 （广告勿扰 100%拒绝水贴，10名疯狂工程师运营的网站，有问必答） 通信开关电源的 EMI／EMC设计 1引言 通信开关电源一般都采用脉冲宽度调制(PWM)技术，其特点是频率高、效率高、功率 密度高、可靠性高，另外还有体积小、重量轻、具有远程监控等优点，因此被广泛地应用于 程控交换、光数据传输、无线基站、有线电视系统及 IP网络中，是信息技术设备正常工作 的核心动力。然而，由于其开关器件工作在高频通断状态，高频的快速瞬变过程本身就是电 磁干扰(EMD)源，他产生的电磁干扰 EMI信号有很宽的频率范围，又有一定的幅度，经传 导和辐射会污染电磁环境，对通信设备和电子产品造成干扰。同时，通信开关电源要有很强 的抗电磁干扰的能力，特别是对雷击、浪涌、电网电压、电场、磁场、电磁波、静电放电、 脉冲串、电压跌落、射频电磁场传导抗扰性、辐射抗扰性、传导发射、辐射发射等项目需要 满足有关，常常产生高频高压的尖峰谐波振荡，该谐波振荡产生的高次谐通过开关管与散热 器问的分布电容传人内部电路或通过散热器及变压器向空间辐射。 如图 1所示，电网中含有的共模和差模噪声对开关电源产生干扰，开关电源在受到电 磁干扰的同时也对电网其他设备以及负载产生电磁干扰，例如返回噪声、输出噪声和辐射干 扰等。进行开关电源 EMI／EMC设计时，一方面要防止开关电源对电网和附近的电子设备 产生干扰；另一方面要加强开关电源本身对电磁干扰环境的适应能力。下面用等效电路分别 介绍共模和差模干扰产生的原因及路径。 如图 2所示，当开关管转为“关”时，集电极与发射极间的电压快速上升到 500 V，他 产生的电流经集电极与地之间的分布电容返回整流桥，这个按开关频率工作的脉冲串电流是 张飞实战电子官方网站：zhangfeidz ?点击打开 （广告勿扰 100%拒绝水贴，10名疯狂工程师运营的网站，有问必答） 共模噪声。这个电压会引起共模电流 Icm2向 CP2充电和共模电流 Icm1向 CP1充电，其 中 CP1为变压器初、次级之间的分布电容， CP2为开关电源与散热器之间的分布电容 (即 开关管集电极与地之间的分布电容)。则线路中共模电流总大小为 Icm1+Icm2。如图 3所 示，当开关管转为“开”时，储能电容 Cs的能量由 AC电网和整流桥提供，他被开关管变换 器的快速开关频率所变换，并通过变压器形成脉冲电流 IL，他具有非常丰富的开关频率谐 波。储能电容不是一个纯电容，他有串联电阻和电感。当整流桥处开关管“开”时，在 AC电 网端，IL会产生一个由电容的 L，R，C所呈现的阻抗电压，这就是开关电源产生差模发射 源的原理。差模电流 Idm和信号电流 IL沿着导线、变压器初级、开关管组成的回路流通。 3开关电源的电磁兼容性设计 电磁兼容性(Electromagnetic Compatibility，EMC)是指在有限的空间、时间和频 谱范围内，各种电气设备共存而不引起性能的下降。形成电磁干扰的三要素是干扰源、传播 途径和受扰设备，因而，抑制电磁干扰也应该从这 3个方面着手。首先应该抑制干扰源， 直接消除干扰原因；其次是消除干扰源和受扰设备之间的耦合和辐射，切断电磁干扰的传播 途径；第三是提高受扰设备的抗扰能力，降低其对噪声的敏感度。目前抑制开关电源 EMI 的几种措施基本上都是用切断电磁干扰源和受扰设备之间的耦合通道，常用的方法是屏蔽和 滤波，他们的确是行之有效的办法。 张飞实战电子官方网站：zhangfeidz ?点击打开 （广告勿扰 100%拒绝水贴，10名疯狂工程师运营的网站，有问必答） 3.1无源补偿滤波技术 滤波是抑制传导干扰的一种很好的办法。在电源输入端接上滤波器，即可以抑制开关电 源产生并向电网反馈的干扰，也可以抑制来自电网的噪声对电源本身的侵害。开关电源的工 作频率一般在 10～130 kHz，对开关电源产生的高频段