开关电源的电磁干扰解决方法
浅析开关电源的电磁干扰及抑制方法
杜 卫军
科技论 坛 Ｉ Ｉｌ
张 霆
浅析 开关 电源 的电磁 干扰及抑制 方法
（ 陕西长岭电子科技有限责任公 司， 陕西 宝鸡 ７ １０ ） ２ ０６
摘 要： 先分析 了开关电源产生电磁干扰的机理， 目前几种有 效的开关电源电磁干扰措施进行 了分析 比较， 为开关 电源电磁 干扰 的进 一步 就 并 研究提 出参考建议。 关键词： 开关电源； 电磁干 扰； 抑制 ； 耦合
—
—６一Leabharlann 引言 数的提取和近场干扰估计的难度。 频共存的电路系统中， 应分别将低频电路、 高频电 随着科学技术的高速发展 ， 电子系统的应用 ３Ｅ 测试技术 ＭＩ 路、 功率电路的地线单 独连接后， 再连接到公共参 领域越来越广泛， 子设备的种类也越来越多 ， 电 电 目前诊断差模共模干扰的三种方法： 射频电 考 上。 子设备与人们的工作、 生活的关系 日 益密切， 它们 流探头、 差模抑制网络、 噪声分离网络。用射频电 滤波是抑制传导干扰的一种很好的办法。例 对开关电源的要求越来越高。电子设备的 小型化 流探头是测量差模共模干扰最简单的方法 ， 但测 如， 在电源输入端接上滤波器 ． 可以抑制开关电源 和低成本化， 促使开关电源朝着轻 、 小和高效 量结果与标准限值比较要经过较复杂的换算。差 产生并向电网反馈的干扰，也可以抑制来 自电网 薄、 率的方向发展。但随着开关电源工作频率的不断 模抑制网络结构简单 ， 测量结果可直接与标准限 的噪声对电源本身的侵害。 在滤波电路中， 还采用 提高，印制电路板的走线和元件的布局不当等原 值 比较 ， 但只能测量共模干扰。噪声分离网络是最 很多专用的滤波元件 。如穿心电容器 、三端电容 因， 它会产生各种干扰。 这些干扰将会严重地污染 理想的方法 ， 但其关键部件变压器的制造要求很 器、 铁氧体磁环， 它们能够改善电路的滤波特性。 电网， 影响邻近电子设备的正常工作。 尽量降低开 高。 恰 当地设计或选择滤波器，并正确地安装和使用 关电源的电磁干扰 ， 提高其使用范围 ， 是从事开关 ４目 前抑制干扰的『 １ 种方法 滤波器 是抗干扰技术的重要组成部分。 电源设计与应用时必须考虑的问题。 ５目 前开关电源 Ｅ Ｉ Ｍ 抑制措施的不足之处 形成电磁干扰的三要素是干扰源、 传播途径 目 许多科研院所都进行了开关电源 Ｅ Ｉ 和受扰设备。 前。 Ｍ 因而 抑制电 磁干扰也应该 从 这三方 现有的抑制措施大多从消除干扰源和受扰设 （ ｅｔ ｍ ｇｅ ｃ ｎ ｒ ｒ ｃ 的研究 ， Ｅ ｃ ｏ ａｎｔ ｔ ｅ ｎｅ ｌ ｒ ｉ Ｉｅ ｅ ） ｆ 他们中有些 面着手。首先应该抑制干扰源，直接消除干扰原 备之间的耦合和辐射 ， 切断电磁干扰的传播途径 从Ｅ Ｉ Ｍ 产生的机理出发 ， 有些从 Ｅ Ｉ Ｍ 产生的影响 因； 其次是消除干扰源和受扰设备之间的耦合和 出发 ， 这的确是抑制干扰的一种行之有效的办法 ， 消除干扰 ， 或提高 出发 ， 都提出了许多有实用有价值的方案 ， 这里我 辐射， 切断电磁干扰的传播途径； 第三是提高受扰 但很少有涉及直接控制干扰源， 分析比较了几种有效的方案，并为开关电源 Ｅ Ｉ 设备的抗干扰能力， Ｍ 减低其对噪声的敏感度。 前 受扰设备的抗扰能力 ， 目 其实后者还有许多发展的 抑制干扰 的几种措施基本 匕 都是用切断电磁干扰 空间 。 ｌ 开关电源电磁干扰的产生机理 ６改进措施的建议 源和受扰设备之间的耦合通道，它们确是行之有 开关电源产生的干扰。 按噪声干扰源种类来 效的办法。常用的方法是屏 、 蔽 接地和滤波。 目前从电磁干扰的传播途径 出发来抑制干 分， 可分为尖峰干扰和谐波干扰两种； 若按耦合通 采用屏蔽技术可以有效地抑制开关 电源的电 扰 ， 渐进成熟。 已 我们的视 回到开关电源器件 要 路来分， 可分为传导干扰和辐射干扰两种。 现在按 磁辐射干扰。 例如， 功率开关管和输出二极管通常 本身来 ， 从多年的工作实践来看， 在电路方面要注 噪声干扰源来分别说明：二极管的反向 恢复时间 有较大的功率损耗 ， 为了散热往往需要安装散热 意以下 几 ： 引起的干扰 。高频整流回路中的整流二极管正向 器或直接安装在电源底板上。器件安装时需要导 印制板布局时，要将模拟电路区和数字电路 导通时有较大的正向电流流过， 在其受反偏电压 热 陛 能好的绝缘片进行绝缘 ， 这就使器件与底板 区合理地分开， 电源和地线单独引出 ， 电源供给处 而转向截止时 ， 由于 Ｐ Ｎ结中有较多的载流子积 和散热器之间产生了分布电容， 开关电源 的底板 汇集到一点； Ｐ Ｃ Ｂ布线时，高频数字信号线要 累， 因而在载流子消失之前的一段时间里， 电流会 是交流电源的地线 ，因而通过器件与底板之间的 用短线 ， 主要信号线最好集中在 Ｐ ｃ Ｂ板中心 ， 反 向流动， 致使载流子消失的反向恢复电流急遽 分布电容将电磁干扰耦合到交流输入端产生共模 同时电源线尽可能远离高频数字信号线或用地线 减少而发生很大的电流变化（ｉ Ｏ ｄｄ 。 ／ 可以根据耦合系数来布线 ， 尽量减少 干扰 ， 解决这个问题 的办法是采用两层绝缘片之 隔开。其次 ， 开关管工作时产生的 谐波干扰。 功率开关管 间夹一层屏蔽片， 并把屏蔽片接到直流地上， 割断 干扰耦合。 在导通时流过较大的脉冲电流。 例如芷 激型、 推挽 了 射频干扰向输入电网 传播的途径。为了抑制开 印制板的电源线 和地线印制条尽可能宽 ， 以 型和桥式变换器的输入电流波形在阻性负载时近 关电源产生的辐射 ，电磁干扰对其他电子设备的 减小线阻抗 ， 从而减小公共阻抗引起的干扰噪声。 似为矩形波， 其中含有丰富的高次谐波分量。当采 影响，可完全按照对磁场屏蔽的方法来加工屏蔽 器件多选用贴片元件和尽可能缩短元件的引 用零电流 、零电压开关时， 这种谐波干扰将会很 罩， 然后将整个屏蔽罩与系统的机壳和地连接为 脚度， 以减小元件分布电感的影响。 在电源端尽可 小。另外。 功率开关管在截止期间， 高频变压器绕 体 ， 就能对电磁场进行有效的屏蔽。电源某些部 能靠近器件接人滤波电容，以缩短开关电流的流 组漏感引起的电流突变， 也会产生尖峰干扰。 分与大地相连可以起到抑制干扰的作用。 例如 ， 静 通途径， 如用 ｌ Ｆ铝电解和 ｎ１ Ｆ 电容并联 ０ 交流输入回路产生的干扰。无工频变压器的 电屏蔽层接地可以抑制变化电场的干扰 ；电磁屏 接 在电源脚 上 。 于高速 数字 Ｉ 对 ｃ的电源端 可 以用 开关电源输 ＾ 端整流管在反向恢复期间会引起高 蔽用的导体厉 上可以不接地 ，但不接地的屏蔽 钽电解电容代替铝电解电容，因为钽电解的对地 狈４ 频衰减振荡产生干扰。 导体时常增强静电耦合而产生所谓“ 负静电屏蔽” 阻抗 比铝电解小得多。 开关电源产生的尖峰干扰和谐波干扰能量， 效应 ， 所以仍以接地为好 ， 这样使电磁屏蔽能同时 ７结论 通过开关 电源的 输入输 出 线传播出去而形成的干 发挥静电屏蔽的作用 。电路的公共参考点与大地 产生开关电源电磁干扰的因素还很多 ， 抑制 扰称之为传导干扰； 而渚波和寄生振荡的能量。 通 相连 ， 可为信号回路提供稳定的参考 电位。因此 ， 电磁干扰还有大量的工作。全面抑制开关电源的 过输入输出线传播时， 都会在空问产生电场和磁 系统中的安全保护地线、屏蔽接地线和公共参考 各种噪声会使开关电源得到更广泛的应用。 场。 这种通过电磁辐射产生的干扰称为辐射干扰。 地线各 自形成接地母线后 ， 最终都与大地相连。 参考 文献 ２联 电源 Ｅ 的托 ＭＩ 在电路系统设计中应遵循 “ —点接地”的原 ｆ 元玲． １ １曾 浅谈开关电源电磁干扰的押制措施 作为工作于开关状态的能量转换装置。 开关 则 ， 如果形成多点接地 ， 会出现闭合 的接地环路 ， 科技创新导报， ２ ］ 电源的电压、电流变化率很高， 产生的干扰强度 当磁力线穿过该回路时将产生磁感应噪声， 实际 ［刘志雄 浅议开关电源的干扰源 湖南农机 ， １ 较大； 干扰源主要集中在功率开关期间以 及与之 上很难实现“ 一点接地” 。因此 ， 为降低接地阻抗 ， ｆ周邦雄 实用电源技术手册。 ３ 相连的散热器和高频变压器 。 相对于数字电路干 消除分布 电容的影响而采取平面式或多点接地 ， 扰源的位置较为清楚； 开关频率不高（ 从几十千赫 利用—个导电平面 （ 底板或多层印制板电路的导 和数兆赫兹） ，主要的干扰形式为传导干扰和近场 电平面层等） 作为参考地， 需要接地的各部分就近 干扰 ； 而印刷线路板（ 走线通常采用手工 接到该参考地上。 Ｐｃ Ｂ） 为进一步减小接地回路的压降， 布线 ， 具有更大的随意性， 这增加了 Ｐｃ Ｂ分布参 可用旁路电容减少返回电流的幅值。在低频和高
抑制开关电源电磁干扰的措施
抑制开关电源电磁干扰的措施开关电源存在着共模干扰和差模干扰两种电磁干扰形式。
根据上篇分析的电磁干扰源，结合它们的耦合途径，可以从EMI 滤波器、吸收电路、接地和屏蔽等几个方面来抑制干扰，把电磁干扰衰减到允许限度之内。
1.交流输入EMI 滤波器滤波是一种抑制传导干扰的方法，在电源输入端接上滤波器可以抑制来自电网的噪声对电源本身的侵害，也可以抑制由开关电源产生并向电网反馈的干扰。
电源滤波器作为抑制电源线传导干扰的重要单元，在设备或系统的电磁兼容设计中具有极其重要的作用。
电源进线端通常采用如图1 所示的EMI 滤波器电路。
该电路可以有效地抑制交流电源输入端的低频差模骚扰和高频段共模骚扰。
在电路中，跨接在电源两端的差模电容Cx1、Cx2 （亦称X 电容）用于滤除差模干扰信号，一般采用陶瓷电容器或聚脂薄膜电容器，电容值通常取0.1~ 0. 47F。
而中间连线接地的共模电容Cy1和Cy2 （亦称Y 电容）则用来短路共模噪声电流，取值范围通常为C1=C2 # 2200 pF。
抑制电感L1、L2 通常取100~ 130H，共模扼流圈L 是由两股等同并且按同方向绕制在一个磁芯上的线圈组成，通常要求其电感量L#15~ 25 mH。
当负载电流渡过共模扼流圈时，串联在火线上的线圈所产生的磁力线和串联在零线上线圈所产生的磁力线方向相反，它们在磁芯中相互抵消。
因此，即使在大负载电流的情况下，磁芯也不会饱和。
而对于共模干扰电流，两个线圈产生的磁场是同方向的，会呈现较大电感，从而起到衰减共模干扰信号的作用。
2.利用吸收电路开关电源产生EMI 的主要原因是电压和电流的急剧变化，因而需要尽可能地降低电路中电压和电流的变化率（ du/ dt 和di/ dt ）。
采取吸收电路能够抑制EMI，其基本原理就是在开关关断时为其提供旁路，吸收积蓄在寄生分布参数中的能量，从而抑制干扰的发生。
可以在开关管两端并联如图2（ a）所示的RC 吸收电路，开关管或二极管在开通和关断过程中，管中产生的反向尖峰电流和尖峰电压，可以通过缓冲的方法予以克服。
开关电源中的干扰
开关电源中的干扰一.电源线噪声电网中各种用电设备产生的电磁骚扰沿着电源线传播所造成的,电源线的噪声分为两大类:共模干扰和差模干扰。
1.共模干扰（Common-mode Interference）:两导线上的干扰电流振幅相等，而方向相同者称为共模干扰。
(任何载流体与地之间不希望有的电位)共模干扰的消除共模扼流圈工作原理如下：共模扼流圈当电路中的正常电流通过时，电流在同相位绕制的电感线圈中产生反向的磁场而相互抵消，此时正常信号电流主要受线圈电阻的影响（和少量因漏感造成的阻尼）；当共模电流流过线圈时，由于共模电流的同向性，会在线圈类产生同向的磁场而增大线圈的阻抗，使线圈表现为高阻抗，产生较强的阻尼效果，以此衰减共模电流达到滤波的目的。
共模电容的工作原理和差模电容的工作原理是一致的，都是利用电容的高频低阻性，使高频干扰电路短路，而低频时电路不受任何影响。
只是差模电容是两极之间短路，而共模电容是线对地短路。
消除共模干扰的方法包括：（1）.采用双绞线并有效接地。
（2）.强电场的地方还需要采用度锌管屏蔽。
（3）.布线时远离高压线，更不能将高压电源线和信号线捆在一起走线。
（4）.不要和电控所共用同一个电源。
（5）.采用线形稳压电源或高品质的开关电源（纹波干扰小于50mV）（6）.采用差分式电路2.差模干扰（Differential-mode Interference）：两导线上的干扰电流，振幅相等，方向相反称为差模干扰。
（任何两个载流体之间不希望有的电位差）（电容C的容量范围大致是2200pF-0.1uF,为减小漏电流，电容量不宜超过0.1uF）差模干扰的消除当干扰信号频率越高时，Zc越小，效果越明显，而低频时电路不受任何影响。
（电容C的容量大致是0.01-0.47uF）任何电源线上传导干扰信号，均用差模和共模信号来表示，差模干扰在两导线之间传输，属于对称性干扰；共模干扰在导线与地（机壳）之间传输，一般指在两根信号线上产生的幅值相等，相位相同的噪声，属于非对对称性干扰。
开关电源emi电路原理
开关电源emi电路原理
开关电源EMI电路是指用来抑制电磁干扰（EMI）的电路。
开关电源是一种使用开关元件（如晶体管或MOSFET）工作
的电源，通过周期性地开关电流来提供电能。
开关电源会产生一定的电磁干扰，主要原因有以下几点：
1. 开关元件的快速开关会引起电压和电流的急剧变化，导致高频谐波成分的产生；
2. 开关电源中的变压器和电感器会产生磁场，进一步引起电磁辐射；
3. 开关电源中的电容器会产生串扰电容耦合，导致干扰信号的传导。
为了抑制开关电源的电磁干扰，可以采取以下措施：
1. 在开关电源输入端添加滤波器，用来抑制高频噪声，常见的滤波器包括电容滤波器和电感滤波器；
2. 设计合适的开关元件驱动电路，减小开关元件的开关速度，从而减小高频谐波的产生；
3. 采用引入屏蔽外壳或屏蔽包围电路等的屏蔽手段，减小电磁辐射；
4. 采用良好的地线布局和接地措施，降低地线电阻和噪声干扰；
5. 使用高频绕线技术和特殊布板设计，减少电感和电容器之间的串扰。
通过以上措施，可以有效地抑制开关电源产生的电磁干扰，提高电源的抗干扰能力，确保设备的正常运行。
开关电源的电磁干扰及其滤波措施
开关电源的电磁干扰及其滤波措施1引言开关电源与线性稳压电源相比，具有功耗小、效率高、体积小、重量轻、稳压范围宽等特点，广泛用于计算机及外围设备、通信、自动控制、家用电器等领域。
但开关电源的突出缺点是产生较强的电磁干扰(EMI)。
EMI信号既占有很宽的频率范围，又有一定的幅度，经传导和辐射会污染电磁环境，对通信设备和电子仪器造成干扰。
如果处理不当，开关电源本身就会变成一个干扰源。
随着电子产品的电磁兼容性(EMC)日益受到重视，抑制开关电源的EMI，提高电子产品的质量，使之符合有关EMC标准或规范，已成为电子产品设计者越来越关注的问题。
2开关电源产生EMI的原理开关电源产生EMI的因素较多，其中由基本整流器产生的电流高次谐波干扰和变压器型功率转换电路产生的尖峰电压干扰是主要因素。
它们所以产生于电源装置的内部，是由于开关电源中的二级管和晶体管在工作过程中产生的跃变电压和电流，通过高频变压器、储能电感线圈和导线以及系统结构、元件布局等而造成的。
基本整流器的整流过程是产生EMI最常见的原因。
这是因为正弦波通过整流器后不再是单一频率的电流，而是变成单向脉动电源，此电流波形分解为一直流分量和一系列频率不同的交流分量之和。
实验结果表明，较高的谐波(特别是高次谐波)会沿着输电线路产生传导干扰和辐射干扰，一方面使接在其前端电源线上的电流波形发生畸变，另一方面通过电源线产生射频干扰，使接收机等产生噪声。
变压器型功率转换电路是实现变压、变频以及完成输出电压调整的部件，是开关稳压电源的核心，主要由开关管和高频变压器组成。
它产生的尖峰电压是一种有较大辐度的窄脉冲，其频带较宽且谐波比较丰富。
产生这种脉冲干扰的主要原因是：(1) 开关功率晶体管感性负载是高频变压器或储能电感。
在开关管导通的瞬间，变压器初级出现很大的电流，它在开关管过激励较大时，将造成尖峰噪声。
这个尖峰噪声实际上是尖脉冲，轻者造成干扰，重者有可能击穿开关管。
(2) 由高频变压器产生的干扰。
解析几种有效的开关电源电磁干扰的抑制措施
解析几种有效的开关电源电磁干扰的抑制措施
有效的开关电源电磁干扰抑制措施包括：
1. 选择合适的滤波器：在开关电源输入端、输出端以及变压器绕组的附近安装滤波器，可以有效滤除高频噪声和突变噪声，减少电磁辐射。
2. 使用磁性材料：在开关电源变压器绕组的附近使用磁性材料，如铁氧体、铁氟龙等，可以有效吸收和屏蔽电磁干扰。
3. 地线布局：合理布置地线，减少电磁干扰。
不同元器件的地线要分开布局，避免共
用一个接地点。
4. 合理选择元器件：选择低电阻、低电感、低容值的元器件，减少电路中的谐振，降
低电磁干扰。
5. 优化电路设计：合理布局和连接元器件，减少信号回路，增加信号路径的隔离，减
少电磁干扰。
6. 使用屏蔽材料：在开关电源敏感部分使用屏蔽材料，如铝箔、铁氧网、铜网等，将
电磁辐射封锁在内部。
7. 设计良好的接地系统：确保良好的接地系统，包括减少接地回路的电阻，建立良好
的接地连接。
8. 符合电磁兼容性标准：在设计和生产过程中遵循电磁兼容性标准，如EMC（电磁兼容性）标准，确保产品符合相关电磁干扰限制。
以上是一些常见的有效的开关电源电磁干扰抑制措施，根据具体的应用场景和需求，还可以采取其它的措施来减少电磁干扰的影响。
开关电源抗干扰的措施
开关电源抗干扰的措施本文从屏蔽、接地、PCB板的布局与布线几方面，对开关电源电路的抗干扰措施进行了详尽的分析讨论，以确保开关电源的正常工作。
标签：屏蔽接地抗干扰电磁兼容开关电源一般采用脉冲宽度调制技术，其特点是频率高、效率高、功率密度高。
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源，它产生的电磁干扰直接危害着电子设备的正常工作，为了确保开关电源工作的可靠性，必须进行抗干扰设计。
抗干扰措施包括屏蔽、接地、PCB 板的布局与布线等，这里仅对屏蔽、接地、PCB板的布局与布线这几种抗干扰措施进行分析讨论。
1.屏蔽技术。
抑制开关电源电磁干扰的有效方法是屏蔽。
即用导电良好的材料对电场进行屏蔽，用导磁率高的材料对磁场进行屏蔽。
用电磁屏蔽的方法解决EMI问题的好处是不会影响电路的正常工作。
屏蔽技术可分为对发出电磁波部位的屏蔽和易受电磁波影响的元器件的屏蔽。
在开关电源中，可发出电磁波的元器件是指变压器、电感器、功率器件等，通常在其周围采用铜板或铁板作为屏蔽，使其电磁波产生衰减。
对抗电磁波较弱的元器件，必要的情况下也应采取相应的屏蔽措施。
2.接地技术。
（1）接地。
接地技术是开关电源抗干扰技术和电磁兼容技术的重要内容之一。
不正确的工作接地反而会增加干扰。
比如共地线干扰、地环路干扰等。
为防止各种电路在工作中产生互相干扰，使之能相互兼容地工作，根据电路的性质，将工作接地分为不同的种类。
（2）交流地与直流地分开。
一般交流电源的零线是接地的。
但由于存在接地电阻和其上流过的电流，导致电源的零线电位并非为大地的零电位。
另外，交流电源的零线上往往存在很多干扰如果交流电源地与直流电源地不分开，将对直流电源和后续的直流电路正常工作产生影响。
因此，在开关电源中采用把交流电源地与直流电源地分开的浮地技术，可以隔离来自交流电源地线的干扰。
（3）模拟地与数字地分开。
随着数字开关电源的开发，为了抑制对数字芯片的干扰，数字芯片与模拟电路必须进行隔离。
开关电源中的电子干扰分析及解决办法
开关电源中的电子干扰分析及解决办法开关电源因体积小、功率因数较大等优点，在通信、控制、计算机等领域应用广泛。
但由于会产生电磁干扰，其进一步的应用受到一定程度上的限制。
本文将分析开关电源电磁干扰的各种产生机理，并在其基础之上，提出开关电源的电磁兼容设计方法。
开关电源的电磁干扰分析开关电源的结构如图1所示。
首先将工频交流整流为直流，再逆变为高频，最后再经整流滤波电路输出，得到稳定的直流电压。
电路设计及布局不合理、机械振动、接地不良等都会形成内部电磁干扰。
同时，变压器的漏感和输出二极管的反向恢复电流造成的尖峰，也是潜在的强干扰源。
图1 AC/DC开关电源基本框图1 内部干扰源● 开关电路开关电路主要由开关管和高频变压器组成。
开关管及其散热片与外壳和电源内部的引线间存在分布电容，它产生的du/dt具有较大幅度的脉冲，频带较宽且谐波丰富。
开关管负载为高频变压器初级线圈，是感性负载。
当原来导通的开关管关断时，高频变压器的漏感产生了反电势E=-Ldi/dt，其值与集电极的电流变化率成正比，与漏感成正比，迭加在关断电压上，形成关断电压尖峰，从而形成传导干扰。
● 整流电路的整流二极管输出整流二极管截止时有一个反向电流，其恢复到零点的时间与结电容等因素有关。
它会在变压器漏感和其他分布参数的影响下产生很大的电流变化di/dt，产生较强的高频干扰，频率可达几十兆赫兹。
● 杂散参数由于工作在较高频率，开关电源中的低频元器件特性会发生变化，由此产生噪声。
在高频时，杂散参数对耦合通道的特性影响很大，而分布电容成为电磁干扰的通道。
2 外部干扰源外部干扰源可以分为电源干扰和雷电干扰，而电源干扰以“共模”和“差模”方式存在。
同时，由于交流电网直接连到整流桥和滤波电路上，在半个周期内，只有输入电压的峰值时间才有输入电流，导致电源的输入功率因数很低(大约为0.6)。
而且，该电流含有大量电流谐波分量，会对电网产生谐波“污染”。
开关电源的EMC设计产生电磁干扰有3个必要条件：干扰源、传输介质、敏感设备，EMC设计的目的就是破坏这3个条件中的一个。
高频开关电源中的电磁干扰问题及抑制措施
高频开关电源中的电磁干扰问题及抑制措施中国人民解放军78156部队重庆市九龙坡区 400039摘要：高频开关电源，在电力系统中属于比较常用的电气设备,也叫开关型整流器。
它的开关频率在50-100kHz可控范围内,主要是在IGBT或MOSFET的帮助下完成高频工作,具有运行稳定和高效率的特点，但同时也会受到电磁干扰的问题困扰。
本文通过对电磁干扰的成因及产生的机理进行分析，探讨能够抑制高频开关电源中的电磁干扰问题的有效策略，以供参考。
关键词：高频开关电源；电磁干扰；抑制措施前言：在电力系统中，由于开关电源本身重量轻、体积小和效率高的特点，被广泛应用在家用电器、计算机、通信、自动控制等电子设施设备上。
同时由于在高频条件下，开关电源工作会产生一定强度的电磁干扰，经过辐射和传导的过程，对周围的电磁环境造成一定程度的污染，进而影响电子设备的使用。
一、电磁干扰的类型在高频开关电源中，电磁干扰的来源主要来自两个方面，即设备电源自己内部出现的电磁干扰，以及设备外的电磁干扰。
设备外的电磁干扰，主要包括电磁脉冲(EMP)干扰、电网中的电磁干扰和静电放电(ESD)干扰等，而在高频开关电源的设备内部，产生电磁干扰的原因，主要是高频变压器、整流器等各种器件。
二、电磁干扰的成因由于高频开关电源本身就是个干扰源，这是由其原理所决定的。
在经过整流时，高频开关电源通过把交流电变成直流电，采用DC/AC变换技术，变成高频，经过滤波电路，滤去电流中输出电压中存在的纹波，可以使直流电压更加稳定。
但是在实现电流转换过程里，难以避免会出现许多谐波干扰问题。
此外，由于变压器存在漏电感应，与输出二极管的反向恢复电流所形成的尖峰，也存在一定的电磁干扰。
三、高频开关电源电磁干扰问题和机理（一）开关电路在高频开关电源中，开关电路既是重要的核心部分，也是主要电磁干扰源。
开关电路一般由两个组成部分。
一是道额雌花冲击电流瞬变，属于传感型的电磁干扰。
对变压器初级和配电系统形成一定影响，使电网收到谐波干扰，影响电气设备的正常运行[2]。
反激开关电源问题解决措施
反激开关电源问题解决措施激开关电源是一种常见的电源转换方式，具有高效率、小体积和大功率特点，广泛应用于各种电子设备中。
然而，由于其工作原理的特殊性，也存在着一些问题，如电磁干扰、热量过高、噪音大等。
本文将围绕这些问题提出相应的解决措施。
首先是电磁干扰问题。
激开关电源工作时，会产生高频电流和高频噪声，对周围的其他电子设备产生干扰。
针对这个问题，可以采取以下几个解决措施。
1. 优化线路布局：在设计电路板时，合理布局各个元件之间的距离，减小互相之间的电磁干扰。
同时，应尽量将高频信号的传输线路和低频信号的传输线路分开，减少相互干扰。
2. 添加滤波器：在输入和输出端口添加适当的滤波器，可以有效地滤除高频噪声，并减少干扰。
常见的滤波器有LC滤波器和脉冲变压器，能够通过消除回路共振或提供额外的电感来抑制噪声。
3. 外壳屏蔽：对于特别敏感的设备，可以在电源的外壳和线路之间添加合适的屏蔽层，有效地隔绝电磁干扰的传播。
其次是激开关电源热量过高问题。
由于激开关电源工作时会产生较多的热量，如果散热不良，可能会导致设备损坏。
为了解决这个问题，可以采取以下几个措施。
1. 散热设计：在电源的电路板上布置合理的散热元件，如散热片、散热鳍片等，以增加散热面积和散热效果。
如果设备的空间够大，还可以加装散热风扇来提高散热效果。
2. 优化元件选择：选择低损耗的开关管和电容，减少能量的损失和热量的产生。
此外，还可以选择工作频率更高的开关电源，因为频率越高，电源的体积就越小，相同功率下热量产生较少。
3. 合理布局：在设备设计中，应合理布局各个元件和线路，避免堆积，以便热量能够得到有效传导和散发。
另外，噪音问题也是激开关电源常见的一个问题。
激开关电源工作时，会产生一定的噪音，影响设备的稳定性和使用效果。
要解决这个问题，可以采取以下几个手段。
1. 优化电源设计：在设计电源时，应采用合适的开关管和电容，以减少电源开关时产生的噪声。
此外，还可以采取一些降低噪电流的措施，如增大电容容值、提高滤波效果等。
开关电源传导骚扰和辐射骚扰解决方法
开关电源传导骚扰和辐射骚扰解决方法开关电源是一种常见的电源供应器，在电子设备中广泛应用。
但是，开关电源工作时会产生电磁辐射和传导骚扰问题。
为了解决这些问题，可以采取以下方法：1.电磁屏蔽材料的使用：使用电磁屏蔽材料将开关电源封装起来，阻挡电磁辐射的传播，减少对周围设备和人员的骚扰。
这种材料通常是在电源外部或内部的铁壳上加上一层导电材料，如铜箔。
通过将电磁波引导到导体上，使其在外部不能通过，并通过接地，排除电磁波。
2.优化电源布线：合理优化电源布线，减少线路长度和交叉区域，减少电磁辐射。
如果电源线和信号线发生交叉，可以采取绕线或分离线路的方式，避免相互干扰，减少传导骚扰。
3.使用滤波器：在开关电源输入和输出端之间安装滤波器，可以抑制输入和输出信号的噪声，减少骚扰。
输入滤波器通常是由电容器和电感器组成，用于消除输入端的高频噪声。
输出滤波器通常是由电容器和电感器组成，用于消除输出端的高频噪声。
4.电源线的屏蔽：使用屏蔽电源线可以减少电磁辐射和传导骚扰。
屏蔽电源线通过在电源线外部包裹一层金属网或箔片，将电磁辐射和传导骚扰限制在金属屏蔽层内部。
5.合理设计散热系统：开关电源工作时会产生较大的热量，如果不能有效散热，会影响电源的工作效率，并可能导致电磁辐射和传导骚扰。
因此，电源的散热系统设计应合理，采用优质散热材料和风扇等散热设备，确保电源的正常工作和延长寿命。
6.选择高质量的开关电源产品：选择经过认证的高质量开关电源产品，这些产品通常具有较低的辐射和骚扰，较好的EMC性能。
这些产品经过专业的测试和验证，能够有效减少对其他设备的影响。
7.定期维护和检修：开关电源在长时间使用后，可能出现故障或老化现象，会导致电磁辐射和传导骚扰的增加。
因此，定期进行维护和检修工作，及时发现和解决问题，可以减少对设备和人员的骚扰。
总之，开关电源的电磁辐射和传导骚扰是一个需要重视的问题，可以通过采取合适的措施来解决。
这些方法包括使用电磁屏蔽材料、优化电源布线、使用滤波器、使用屏蔽电源线、合理设计散热系统、选择高质量产品以及定期维护和检修等。
开关电源的共模干扰抑制技术,开关电源共模电磁干扰(EMI)对策详解
开关电源的共模干扰抑制技术|开关电源共模电磁干扰(EMI)对策详解由于MOSFET及IGBT和软开关技术在电力电子电路中的广泛应用，使得功率变换器的开关频率越来越高，结构更加紧凑，但亦带来许多问题，如寄生元件产生的影响加剧，电磁辐射加剧等，所以EMI问题是目前电力电子界关注的主要问题之一。
传导是电力电子装置中干扰传播的重要途径。
差模干扰和共模干扰是主要的传导干扰形态。
多数情况下，功率变换器的传导干扰以共模干扰为主。
本文介绍了一种基于补偿原理的无源共模干扰抑制技术，并成功地应用于多种功率变换器拓扑中。
理论和实验结果都证明了，它能有效地减小电路中的高频传导共模干扰。
这一方案的优越性在于，它无需额外的控制电路和辅助电源，不依赖于电源变换器其他部分的运行情况，结构简单、紧凑。
1 补偿原理共模噪声与差模噪声产生的内部机制有所不同：差模噪声主要由开关变换器的脉动电流引起；共模噪声则主要由较高的d/d与杂散参数间相互作用而产生的高频振荡引起。
如图1所示。
共模电流包含连线到接地面的位移电流，同时，由于开关器件端子上的d/d是最大的，所以开关器件与散热片之间的杂散电容也将产生共模电流。
图2给出了这种新型共模噪声抑制电路所依据的本质概念。
开关器件的d/d通过外壳和散热片之间的寄生电容对地形成噪声电流。
抑制电路通过检测器件的d/d，并把它反相，然后加到一个补偿电容上面，从而形成补偿电流对噪声电流的抵消。
即补偿电流与噪声电流等幅但相位相差180°，并且也流入接地层。
根据基尔霍夫电流定律，这两股电流在接地点汇流为零，于是50Ω的阻抗平衡网络（LISN）电阻（接测量接收机的BNC端口）上的共模噪声电压被大大减弱了。
图1 CM及DM噪声电流的耦合路径示意图图2 提出的共模噪声消除方法2 基于补偿原理的共模干扰抑制技术在开关电源中的应用本文以单端反激电路为例，介绍基于补偿原理的共模干扰抑制技术在功率变换器中的应用。
图3给出了典型单端反激变换器的拓扑结构，并加入了新的共模噪声抑制电路。
开关电源的抗干扰解决方法
开关电源的抗干扰解决方法开关电源的抗干扰解决方法EMI干扰源对开关电源干扰的解决方案一般来说，来自外界辐射，雷击、或电网的抖动、等对电源开关的相关组成器件如整流二极管，高频变压器，功率开关管等外部环境的干扰是开关电源的EMI干扰源的主要体现。
首先：介绍辐射干扰的传输通道（1）在开关电源中，能构成辐射干扰源的元器件和导线均可以被假设为天线，从而利用电偶极子和磁偶极子理论进行分析；二极管、电容、功率开关管可以假设为电偶极子，电感线圈可以假设为磁偶极子；（2）没有屏蔽体时，电偶极子、磁偶极子，产生的电磁波传输通道为空气（可以假设为自由空间）；（3）有屏蔽体时，考虑屏蔽体的缝隙和孔洞，按照泄漏场的数学模型进行分析处理。
其次：是传导干扰的传输通道（1）容性耦合（2）感性耦合（3）电阻耦合a.公共电源内阻产生的电阻传导耦合b.公共地线阻抗产生的电阻传导耦合c.公共线路阻抗产生的电阻传导耦合以下是EMI干扰源相关的抑制方案：1.高频变压器的屏蔽为防止高频变压器的漏磁对周围电路产生干扰，可采用屏蔽带来屏蔽高频变压器的漏磁场。
屏蔽带一般由铜箔制作，绕在变压器外部一周，并进行接地，屏蔽带相对于漏磁场来说是一个短路环，从而抑制漏磁场更大范围的泄漏。
高频变压器，磁心之间和绕组之间会发生相对位移，从而导致高频变压器在工作中产生噪声（啸叫、振动）。
涡街流量计为防止该噪声，需要对变压器采取加固措施：（1）用环氧树脂将磁心（例如EE、EI磁心）的三个接触面进行粘接，抑制相对位移的产生；（2）用“玻璃珠”（Glass beads）胶合剂粘结磁心，效果更好。
分开来讲开关电源EMI抑制有9大措施：（1）合理的PCB设计OFweek电源网–中国电源行业门户（2）压敏电阻的合理应用，以降低浪涌电压（3）减小dv/dt和di/dt（降低其峰值、减缓其斜率）（4）阻尼网络抑制过冲（5）采用合理设计的电源线滤波器（6）采用软恢复特性的二极管，以降低高频段EMI（7）有源功率因数校正，以及其他谐波校正技术（8）有效的屏蔽措施（9）合理的接地处理开关电源的电磁干扰问题研究和解决方法2017-03-22 16:06 | #2楼0 引言近年来，开关电源以其效率高、体积小、输出稳定性好的优点而迅速发展起来。
怎样抑制开关电源的电磁干扰
怎样抑制开关电源的电磁干扰通常开关电源EMI控制主要采用滤波技术、屏蔽技术、密封技术、接地技术等。
EMI干扰按传播途径分为传导干扰和辐射干扰。
开关电源主要是传导干扰，且频率范围最宽，约为10kHz一30MHz。
抑制传导干扰的对策基本上10kHz 一150kHz、150kHz一10MHz、10MHz以上三个频段来解决。
10kHz一150kHz范围内主要是常态干扰，一般采用通用LC滤波器来解决。
150kHz一10 MHz范围内主要是共模干扰，通常采用共模抑制滤波器来解决。
10MHz以上频段的对策是改进滤波器的外形以及采取电磁屏蔽措施。
采用交流输入EMI滤波器通常干扰电流在导线上传输时有两种方式:共模方式和差模方式。
共模干扰是载流体与大地之间的干扰:干扰大小和方向一致，存在于电源任何一相对大地、或中线对大地间，主要是由du/dt产生的，di/dt也产生一定的共模干扰。
而差模干扰是载流体之间的干扰:干扰大小相等、方向相反，存在于电源相线与中线及相线与相线之间。
干扰电流在导线上传输时既可以共模方式出现，也可以差模方式出现;但共模干扰电流只有变成差模干扰电流后，才能对有用信号构成干扰。
交流电源输人线上存在以上两种干扰，通常为低频段差模干扰和高频段共模干扰。
在一般情况下差模干扰幅度小、频率低、造成的干扰小;共模干扰幅度大、频率高，还可以通过导线产生辐射，造成的干扰较大。
若在交流电源输人端采用适当的EMI滤波器，则可有效地抑制电磁干扰。
电源线EMI滤波器基本原理如图1所示，其中差模电容C1、C2用来短路差模干扰电流，而中间连线接地电容C3、C4则用来短路共模干扰电流。
共模扼流圈是由两股等粗并且按同方向绕制在一个磁芯上的线圈组成。
如果两个线圈之间的磁藕合非常紧密，那么漏感就会很小，在电源线频率范围内差模电抗将会变得很小;当负载电流流过共模扼流圈时，串联在相线上的线圈所产生的磁力线和串联在中线上线圈所产生的磁力线方向相反，它们在磁芯中相互抵消。
开关电源传导骚扰和辐射骚扰解决方法
1 概述目前，电子产品电磁兼容问题越来越受到人们的重视，尤其是世界上发达国家，已经形成了一套完整的电磁兼容体系，同时我国也正在建立电磁兼容体系，因此，实现产品的电磁兼容是进入国际市场的通行证。
对于开关电源来说，由于开关管、整流管工作在大电流、高电压的条件下，对外界会产生很强的电磁干扰，因此开关电源的传导发射和电磁辐射发射相对其它产品来说更加难以实现电磁兼容，但如果我们对开关电源产生电磁干扰的原理了解清楚后，就不难找到合适的对策，将传导发射电平和辐射发射电平降到合适的水平，实现电磁兼容性设计。
2 开关电源传导骚扰2.1 传导发射的产生开关电源的传导骚扰是通过电源的输入电源线向外传播的电磁干扰。
在开关电源输入电源线中向外传播的骚扰，既有差模骚扰、又有共模骚扰，共模骚扰比差模骚扰产生更强的辐射骚扰。
传导骚扰的测试频率范围为150KHz～30MHz，限值要求如下表1 所示：在0.15MHz～1MHz 的频率范围内，骚扰主要以共模的形式存在，在1MHz～10MHz 的频率范围内，骚扰的形式是差模和共模共存，在10MHz 以上，骚扰的形式主要以共膜为主。
传导发射的差模骚扰的产生主要是由于开关管工作在开关状态，当开关管开通时，流过电源线的电流线形上升，开关管关断时电流突变为0，因此流过电源线的电流为高频的三角脉动电流，含有丰富的高频谐波分量，随着频率的升高，该谐波分量的幅度越来越小，因此差模骚扰随频率的升高而降低，另外，如下图1 所示，由于电容C5 的存在，它与电感L3 组成低通滤波器，因此，差模传导骚扰主要存在低频率段。
共模骚扰的产生主要原因是电源与大地（保护地）之间存在有分布电容，电路中方波电压的高频谐波分量通过分布电容传入大地，与电源线构成回路，产生共模骚扰。
如上图 1 所示，L、N 为电源输入，C1、C2、C3、C4、C5、L1、L2 组成输入EMI 滤波器，DB1 为整流桥，L1、VD1、C6 和VT2 为功率因数矫正主电路，VT2 为开关管，开关管的D 极与管子的散热器相连，开关管安装在散热器上时，与散热器之间形成一个耦合电容，如图1 中的C7 所示，开关管VT2 工作在开关状态，其D 极的电压为高频方波，方波的频率为开关管的开关频率，方波中的各次谐波就会通过耦合电容、L、N 电源线构成回路，产生共模骚扰。
史上最全开关电源传导与辐射超标整改方案
史上最全开关电源传导与辐射超标整改方案
开关电源是一种常见的电源供应装置，但其工作原理会导致传导和辐射的问题。
如果开关电源传导和辐射超过国家标准，需要采取整改措施以确保安全。
下面是一个史上最全的开关电源传导与辐射超标整改方案：
1. 传导超标整改方案：
a. 更换低传导材料：使用低传导材料来替换开关电源内部的传导元件，如PCB板和连接线。
这些材料应具有较低的传导性能，能有效减小传导的电磁辐射。
b. 优化电路设计：重新设计开关电源的电路，在电路的布局和连接上做出相应的调整，以减小电磁辐射的传导。
c. 添加屏蔽措施：在开关电源和周围环境之间添加屏蔽层，如金属层或导电涂层。
这些屏蔽层能够有效地阻挡电磁辐射的传导。
d. 加强地线连接：确保开关电源的地线连接良好，并采取适当的接地措施，以减小传导超标的风险。
2. 辐射超标整改方案：
a. 提高开关电源的抗干扰能力：采取抗干扰措施来提高开关电源本身的抗干扰能力，如增加滤波电路或添加可变电容器。
b. 优化散热设计：重新设计开关电源的散热系统，确保其能够有效降低温度，减少辐射超标的风险。
c. 添加屏蔽措施：在开关电源周围添加屏蔽层，以阻挡电磁辐射的传播。
d. 选择低辐射材料：使用低辐射材料来替换开关电源内部的元件，如选择低辐射的电解电容器和电感器。
以上整改方案旨在减小开关电源传导和辐射超标的风险，并确保其符合国家标准。
实施整改方案前，建议进行必要的测试和评估，以确定超标的具体情况，并与相关专业人士进行咨询和指导。
开关电源的电磁干扰及噪声抑制方法
开关电源的电磁干扰及噪声抑制方法开关电源是现代电子应用中常见的一种电源形式，其工作原理是通过开关管开关控制输入电压的大小和频率以实现电压转换。
但是，开关电源在工作过程中会产生电磁干扰和噪声，对其他电子设备的正常工作产生影响。
因此，为了抑制开关电源的电磁干扰和噪声，在设计和使用开关电源时需要采取一些措施。
首先，开关电源产生的电磁干扰主要包括导向式干扰和辐射式干扰。
导向式干扰是指开关电源通过引线或线路对周围设备产生的电磁干扰，辐射式干扰是指开关电源通过电磁波辐射对周围设备产生的干扰。
对于导向式干扰，可以采取以下措施进行抑制：1.滤波器：在开关电源的输入和输出端加装滤波器，用于滤除高频噪声和电磁干扰。
常用的滤波器有LC滤波器、RC滤波器和Pi型滤波器等。
2.输入电源线路的处理：尽量缩短输入电源线路的长度，采用屏蔽线材，减小电磁干扰的传播路径。
同时，在输入电源线上添加额外的滤波电容和电感，抑制高频噪声。
3.地线处理：通过合理布置地线，减小接地电阻，提高地线的抗干扰能力。
将开关电源的地线与其他设备的接地点连接，共用同一个地线。
对于辐射式干扰，可以采取以下措施进行抑制：1.屏蔽：在开关电源的外壳上添加金属屏蔽罩，减少电磁辐射。
金属屏蔽罩应与开关电源的地线连接，以形成完整的屏蔽。
2.PCB设计：在开关电源的PCB板设计中，合理布局信号和电源线路，减小线路的长度。
同时，采用地平面和电源平面屏蔽，减少信号线和电源线的交叉和干扰。
3.使用低频率开关管：低频率工作的开关管辐射干扰较小，可以有效降低开关电源的电磁辐射干扰。
此外1.选择合适的元器件：选用带有防干扰措施的元器件，如具有抗干扰特性的电解电容和电感器件，减小干扰的产生和传播。
2.电源输出滤波：在开关电源的输出端添加滤波电容和电感，减小输出电压的纹波和噪声。
3.接地处理：通过合理的接地设计和连接方式，减小接地电阻，提高接地抗干扰能力。
4.EMI滤波器：在开关电源的输入端和输出端加装EMI滤波器，进一步滤除高频噪声和电磁干扰。
解析几种有效的开关电源电磁干扰的抑制措施
解析几种有效的开关电源电磁干扰的抑制措施本文先分析了开关电源产生电磁干扰的机理, ,就目前几种有效的开关电源电磁干扰措施进行了分析比较，并为开关电源电磁干扰的进一步研究提出参考建议。
目前，许多大学及科研单位都进行了开关电源EMI（Electromagnetic Interference）的研究，他们中有些从EMI产生的机理出发，有些从EMI 产生的影响出发，都提出了许多实用有价值的方案。
这里分析与比较了几种有效的方案，并为开关电源EMI 的抑制措施提出新的参考建议。
一、开关电源电磁干扰的产生机理开关电源产生的干扰,按噪声干扰源种类来分,可分为尖峰干扰和谐波干扰两种;若按耦合通路来分,可分为传导干扰和辐射干扰两种。
现在按噪声干扰源来分别说明：1、二极管的反向恢复时间引起的干扰高频整流回路中的整流二极管正向导通时有较大的正向电流流过,在其受反偏电压而转向截止时,由于PN结中有较多的载流子积累,因而在载流子消失之前的一段时间里,电流会反向流动,致使载流子消失的反向恢复电流急剧减少而发生很大的电流变化(di/dt)。
2、开关管工作时产生的谐波干扰功率开关管在导通时流过较大的脉冲电流。
例如正激型、推挽型和桥式变换器的输入电流波形在阻性负载时近似为矩形波,其中含有丰富的高次谐波分量。
当采用零电流、零电压开关时,这种谐波干扰将会很小。
另外,功率开关管在截止期间,高频变压器绕组漏感引起的电流突变,也会产生尖峰干扰。
3、交流输入回路产生的干扰无工频变压器的开关电源输入端整流管在反向恢复期间会引起高频衰减振荡产生干扰。
开关电源产生的尖峰干扰和谐波干扰能量,通过开关电源的输入输出线传播出去而形成的干扰称之为传导干扰;而谐波和寄生振荡的能量,通过输入输出线传播时,都会在空间产生电场和磁场。
这种通过电磁辐射产生的干扰称为辐射干扰。
4、其他原因元器件的寄生参数，开关电源的原理图设计不够完美，印刷线路板（PCB）走线通常采用手工布置，具有很大的随意性，PCB的近场干扰大，并且印刷板上器件的安装、放置，以及方位的不合理都会造成EMI干扰。
开关电源的噪音及解决方法
开关电源具有线性电源无可比拟的许多优点:体积小,重量轻,效率高等等,但开关电源会产生电磁干扰,尤其是中大功率等级的开关电源干扰更为严重。
这是由于开关电源存在着整流谐波、开关频率和它的谐波以及在开关转换中所固有的高速电流和电压瞬变。
产生电磁干扰是开关电源本身的特点所决定的,是难以避免的,关键是如何采取有效的措施来减小其干扰程度。
通过对开关电源进行电磁兼容性测试得知,一般有以下四项指标不合格。
CE01100Hz~15KHz电源线传导发射。
CE0315KHz~50MHz电源线传导发射。
RE0125Hz~50KHz磁场辐射发射。
RE0214KHz~10GHz电场辐射发射。
2开关电源电磁干扰产生原因分析开关电源按主电路型式可分为全桥式,半桥式,推挽式等几种,但无论何种类型的开关电源在工作时都会产生很强的噪声。
它们通过电源线以共模或差模方式向外传导,同时还向周围空间辐射。
开关电源对由电网侵入的外部噪声也很敏感,并经它传递到其他电子设备中产生干扰。
图1是一种最简单的开关电源主电路型式,直流变换式它激单边型开关电源,以此为例分析开关电源的噪声来源。
交流电输入开关电源后,由桥式整流器V1~V4整理成直流电压Vi加在高频变压器的初级L1和开关管V5上。
开关管V5的基极输入一个几十到几百千赫的高频矩形波,其重复频率和占空比由输出直流电压VO的要求来确定。
被开关管放大了的脉冲电流由高频变压器耦合到次级回路。
高频变压器初次级匝数之比也是由输出直流电压VO的要求来确定的。
高频脉冲电流经二极管V6整流并经C2滤波后变成直流输出电压VO。
因此开关电源在以下几个环节都将产生噪声,形成电磁干扰。
(1)高频变压器初级L1、开关管V5和滤波电容C1构成的高频开关电流环路,可能会产生较大的空间辐射。
如果电容器滤波不足,则高频电流还会以差模方式传导到输入交流电源中去。
如图1中的I1 。
(2)高频变压器次级L2、整流二极管V6、滤波电容C2也构成高频开关电流环路会产生空间辐射。
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差模干扰抑制器通常使用低通滤波元件构成，最简单的就是一只滤波电容接在两根电源线之间而形成的输入滤波电路（如图6中电容CX1），只要电容选择适当，就能对高频干扰起到抑制作用。该电容对高频干扰阻抗甚底，故两根电源线之间的高频干扰可以通过它，它对工频信号的阻抗很高，故对工频信号的传输毫无影响。该电容的选择主要考虑耐压值，只要满足功率线路的耐压等级，并能承受可预料的电压冲击即可。为了避免放电电流引起的冲击危害，CX电容容量不宜过大，一般在0.01～0.1μF之间。电容类型为陶瓷电容或聚酯薄膜电容。
ID=2πfCYVcY
式中：ID为漏电流；
f为电网频率。
一般装设在可移动设备上的滤波器，其交流漏电流应<1mA；若为装设在固定位置且接地的设备上的电源滤波器，其交流漏电流应<3.5mA，医疗器材规定的漏电流更小。由于考虑到漏电流的安全规范，电容CY的大小受到了限制，一般为2.2～33nF。电容类型一般为瓷片电容，使用中应注意在高频工作时电容器CY与引线电感的谐振效应。
1.2 输入电流畸变造成的噪声
开关电源的输入普遍采用桥式整流、电容滤波型整流电源。，在没有 PFC功能的输入级，由于整流二极管的非线性和滤波电容的储能作用，使得二极管的导通角变小，输入电流i成为一个时间很短、峰值很高的周期性尖峰电流。这种畸变的电流实质上除了包含基波分量以外还含有丰富的高次谐波分量。这些高次谐波分量注入电网，引起严重的谐波污染，对电网上其他的电器造成干扰。为了控制开关电源对电网的污染以及实现高功率因数，PFC电路是不可或缺的部分。
开关电源的电磁噪声从噪声源来说可以分为两大类。一类是外部噪声，例如，通过电网传输过来的共模和差模噪声、外部电磁辐射对开关电源控制电路的干扰等。另一类是开关电源自身产生的电磁噪声，如开关管和整流管的电流尖峰产生的谐波及电磁辐射干扰。
，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（。图中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）。
，在高频工作下的元件都有高频寄生特性[2]，对其工作状态产生影响。高频工作时导线变成了发射线、电容变成了电感、电感变成了电容、电阻变成了共振电路。观察图4中的频率特性曲线可以发现，当频率过高时各元件的频率特性产生了相当大的变化。为了保证开关电源在高频工作时的稳定性，设计开关电源时要充分考虑元件在高频工作时的特性，选择使用高频特性比较好的元件。另外，在高频时，导线寄生电感的感抗显著增加，由于电感的不可控性，最终使其变成一根发射线。也就成为了开关电源中的辐射干扰源。
2.1 抑制开关电源中各类电磁干扰源
为了解决输入电流波形畸变和降低电流谐波含量，开关电源需要使用功，将电流波形校正成近似的正弦波。从而降低了电流谐波含量，改善了桥式整流电容滤波电路的输入特性，同时也提高了开关电源的功率因数。
软开关技术是减小开关器件损耗和改善开关器件电磁兼容特性的重要方法。开关器件开通和关断时会产生浪涌电流和尖峰电压，这是开关管产生电磁干扰及开关损耗的主要原因。使用软开关技术使开关管在零电压、零电流时进行开关转换可以有效地抑制电磁干扰。使用缓冲电路吸收开关管或高频变压器初级线圈两端的尖峰电压也能有效地改善电磁兼容特性。
1 开关电源的干扰源分析
开关电源产生电磁干扰最根本的原因，就是其在工作过程中产生的高di/dt和高dv/dt，它们产生的浪涌电流和尖峰电压形成了干扰源。工频整流滤波使用的大电容充电放电、开关管高频工作时的电压切换、输出整流二极管的反向恢复电流都是这类干扰源。开关电源中的电压电流波形大多为接近矩形的周期波，比如开关管的驱动波形、MOSFET漏源波形等。对于矩形波，周期的倒数决定了波形的基波频率；两倍脉冲边缘上升时间或下降时间的倒数决定了这些边缘引起的频率分量的频率值，典型的值在MHz范围，而它的谐波频率就更高了。这些高频信号都对开关电源基本信号，尤其是控制电路的信号造成干扰。
1.4 输出整流二极管产生的干扰
理想的二极管在承受反向电压时截止，不会有反向电流通过。而实际二极管正向导通时，PN结内的电荷被积累，当二极管承受反向电压时，PN结内积累的电荷将释放并形成一个反向恢复电流，它恢复到零点的时间与结电容等因素有关。反向恢复电流在变压器漏感和其他分布参数的影响下将产生较强烈的高频衰减振荡。因此，输出整流二极管的反向恢复噪声也成为开关电源中一个主要的干扰源。可以通过在二极管两端并联RC缓冲器，以抑制其反向恢复噪声。
图5 饱和电感在减小二极管反向恢复电流中的应用
2.2 切断电磁干扰传输途径——共模、差模电源线滤波器设计
电源线干扰可以使用电源线滤波器滤除，开关电源EMI滤波器基本电路。一个合理有效的开关电源EMI滤波器应该对电源线上差模干扰和共模干扰都有较强的抑制作用。在图6中CX1和CX2叫做差模电容，L1叫做共模电感，CY1和CY2叫做共模电容。差模滤波元件和共模滤波元件分别对差模和共模干扰有较强的衰减作用。
1.5 分布及寄生参数引起的开关电源噪声
开关电源的分布参数是多数干扰的内在因素，开关电源和散热器之间的分布电容、变压器初次级之间的分布电容、原副边的漏感都是噪声源。共模干扰就是通过变压器初、次级之间的分布电容以及开关电源与散热器之间的分布电容传输的。其中变压器绕组的分布电容与高频变压器绕组结构、制造工艺有关。可以通过改进绕制工艺和结构、增加绕组之间的绝缘、采用法拉第屏蔽等方法来减小绕组间的分布电容。而开关电源与散热器之间的分布电容与开关管的结构以及开关管的安装方式有关。采用带有屏蔽的绝缘衬垫可以减小开关管与散热器之间的分布电容。
开关电源工作过程中，由初级滤波大电容、高频变压器初级线圈和开关管构成了一个高频电流环路。该环路会产生较大的辐射噪声。开关回路中开关管的负载是高频变压器初级线圈，它是一个感性的负载，所以，开关管通断时在高频变压器的初级两端会出现尖峰噪声。轻者造成干扰，重者击穿开关管。主变压器绕组之间的分布电容和漏感也是引起电磁干扰的重要因素。
开关电源的电磁干扰解决方法
0 引言
近年来，开关电源以其效率高、体积小、输出稳定性好的优点而迅速发展起来。但是，由于开关电源工作过程中的高频率、高di/dt和高dv/dt使得电磁干扰问题非常突出。国内已经以新的3C认证取代了CCIB和CCEE认证，使得对开关电源在电磁兼容方面的要求更加详细和严格。如今，如何降低甚至消除开关电源的EMI问题已经成为全球开关电源设计师以及电磁兼容（EMC）设计师非常关注的问题。本文讨论了开关电源电磁干扰形成的原因以及常用的EMI抑制方法。
图2 两种干扰的等效电路
，开关管V1由导通变为截止状态时，其集电极电压突升为高电压，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，分布电容的充电频率即开关电源的工作频率。则线路*模电流总大小为（Icm1＋Icm2）。，当V1导通时，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。由等效模型可知，共模干扰电流不通过地线，而通过输入电源线传输。而差模干扰电流通过地线和输入电源线回路传输。所以，我们设置电源线滤波器时要考虑到差模干扰和共模干扰的区别，在其传输途径上使用差模或共模滤波元件抑制它们的干扰，以达到最好的滤波效果。
图3 未加PFC电路的输入电流和电压波形
1.3 开关管及变压器产生的干扰
主开关管是开关电源的核心器件，同时也是干扰源。其工作频率直接与电磁干扰的强度相关。随着开关管的工作频率升高，开关管电压、电流的切换速度加快，其传导干扰和辐射干扰也随之增加。此外，主开关管上反并联的钳位二极管的反向恢复特性不好，或者电压尖峰吸收电路的参数选择不当也会造成电磁干扰。
图6 开关电源EMI滤波器
2.3 使用屏蔽降低电磁敏感设备的敏感性
抑制辐射噪声的有效方法就是屏蔽。可以用导电性能良好的材料对电场进行屏蔽，用磁导率高的材料对磁场进行屏蔽。为了防止变压器的磁场泄露，使变压器初次级耦合良好，可以利用闭合磁环形成磁屏蔽，如罐型磁芯的漏磁通就明显比E型的小很多。开关电源的连接线，电源线都应该使用具有屏蔽层的导线，尽量防止外部干扰耦合到电路中。或者使用磁珠、磁环等EMC元件，滤除电源及信号线的高频干扰，但是，要注意信号频率不能受到EMC元件的干扰，也就是信号频率要在滤波器的通带之内。整个开关电源的外壳也需要有良好的屏蔽特性，接缝处要符合EMC规定的屏蔽要求。通过上述措施保证开关电源既不受外部电磁环境的干扰也不会对外部电子设备产生干扰。
共模电感L1是在同一个磁环上由绕向相反、匝数相同的两个绕组构成。通常使用环形磁芯，漏磁小，效率高，但是绕线困难。当市网工频电流在两个绕组中流过时为一进一出，产生的磁场恰好抵消，使得共模电感对市网工频电流不起任何阻碍作用，可以无损耗地传输。如果市网中含有共模噪声电流通过共模电感，这种共模噪声电流是同方向的，流经两个绕组时，产生的磁场同相叠加，使得共模电感对干扰电流呈现出较大的感抗，由此起到了抑制共模干扰的作用。L1的电感量与 EMI滤波器的额定电流I有关，具体关系参见表1所列。
表1 电感量范围与额定电流的关系
实际使用*模电感两个电感绕组由于绕制工艺的问题会存在电感差值，不过这种差值正好被利用作差模电感。所以，一般电路中不必再设置独立的差模电感了。共模电感的差值电感与电容CX1及CX2构成了一个∏型滤波器。这种滤波器对差模干扰有较好的衰减。