开关电源电磁干扰产生与抑制措施

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浅析开关电源电磁干扰产生与抑制措施

浅析开关电源电磁干扰产生与抑制措施

浅析开关电源电磁干扰产生与抑制措施[摘要] 开关电源因其效率高、体积小、输出稳定性好而得到广泛的应用,但因其在工作过程中处于高频开关状态,使得电磁干扰问题非常突出。

如何抑制开关电源的电磁干扰就成为了开发和设计开关电源时必须考虑的问题。

本文详细分析了开关电源电磁干扰问题产生的原因及种类,并提出了几种主要的抑制开关电源电磁干扰的有效措施。

[关键词] 开关电源电磁干扰原因及种类抑制措施1. 引言开关电源作为电子设备的供电装置,因其效率高、体积小、输出稳定性好而得到广泛的应用,但因工作在高频开关状态,其本身产生的干扰直接危害着电子设备的正常工作。

所以,如何抑制开关电源的电磁干扰,以保证电子设备能够长期安全可靠地工作,就成为了开发和设计开关电源时的一个重要课题。

2. 开关电源的电磁干扰来源分析开关电源的电磁干扰来源,总的来讲可分为两大类。

一类是开关电源外部干扰,即由于外界因素的影响而使开关电源产生的干扰。

另一类是开关电源的内部干扰,即由开关电源内部元件、电路产生的各种干扰。

2.1开关电源的外部干扰产生原因分析开关电源的外部干扰都是以“共模”或“差模”方式出现。

2.1.1 共模干扰和差模干扰的概念共模干扰是指在两根信号线上产生的幅度相等,相位相同的噪声。

差模干扰则是幅度想等,相位相反的噪声。

共模干扰是在信号线与地之间传输,属于非对称性干扰。

差模干扰在信号线之间传输,属于对称性干扰。

2.1.2 产生共模干扰的原因功率开关管和输出二极管通常有较大的功耗,为了散热往往需要安装散热器或直接安装在电源底板上。

器件安装时需要导热性能好的绝缘片进行绝缘,这就使器件与底板和散热器之间产生了分布电容,开关电源的底板是交流电源的地线,因而,通过器件与底板之间的分布电容将电磁干扰耦合到交流输入端就产生了共模干扰。

解决这个问题的办法是采用两层绝缘片之间夹一层屏蔽片,并把屏蔽片连接到直流地上,割断射频干扰向输入电网传播的途径。

2.1.3产生差模干扰的原因差模干扰在两根信号线之间传输,属于对称性干扰。

开关电源电磁干扰(EMI)抑制措施总结

开关电源电磁干扰(EMI)抑制措施总结

摘要:开关电源的电磁干扰对电子设备的性能影响很大,因此,各种标准对抑制电源设备电磁干扰的要求已越来越高。

对开关电源中电磁干扰的产生机理做了简要的描述,着重总结了几种近年提出的新的抑制电磁干扰的方法,并对其原理、应用做了简单介绍。

1 引言随着电子设备的大量应用,电源在这些设备中的地位越来越重要,而开关变换器由于体积小、重量轻、效率高等特点,在电源中占的比重越来越大。

开关电源大多工作在高频情况下,在开关器件的开关过程中,寄生元件(如寄生电容、寄生电感等)中能量的高频变化产生了大量的电磁干扰( ElectromagneticInterference , EMI )。

EMI 信号占有很宽的频率范围,又有一定的幅度,经过在电路、空间中的传导和辐射,污染了周围的电磁环境,影响了与其它电子设备的电磁兼容( ElectromagneticCompatibility )性。

随着近年来各国对电子设备的电磁干扰和电磁兼容性能要求的不断提高,对电磁干扰以及新的抑制方法的研究已成为开关电源研究中的热点。

本文对电磁干扰产生、传播的机理进行了简要的介绍,重点总结了几种近年来提出的抑制开关电源电磁干扰产生及传播的新方法。

2 电磁干扰的产生和传播方式开关电源中的电磁干扰分为传导干扰和辐射干扰两种。

通常传导干扰比较好分析,可以将电路理论和数学知识结合起来,对电磁干扰中各种元器件的特性进行研究;但对辐射干扰而言,由于电路中存在不同干扰源的综合作用,又涉及到电磁场理论,分析起来比较困难。

下面将对这两种干扰的机理作一简要的介绍。

2.1传导干扰的产生和传播传导干扰可分为共模( CommonMode CM )干扰和差模( DifferentialMode DM )干扰。

由于寄生参数的存在以及开关电源中开关器件的高频开通与关断,使得开关电源在其输入端(即交流电网侧)产生较大的共模干扰和差模干扰。

2.1.1 共模( CM )干扰变换器工作在高频情况时,由于 dv/dt 很高,激发变压器线圈间、以及开关管与散热片间的寄生电容,从而产生了共模干扰。

开关电源电磁干扰的抑制措施及应用

开关电源电磁干扰的抑制措施及应用

开关电源电磁干扰的抑制措施及应用摘要本文先分析了开关电源的工作原理、EMI的特点,并结合PDM智能电力综合监控仪表就如何进行有效的开关电源电磁干扰抑制措施,即电磁兼容性设计进行了分析,并提出一些参考建议。

关键词开关电源;电磁干扰;电磁兼容性设计1 概述由于开关电源的电磁干扰EMI信号输出既能有很宽的频率范围,又具有一定的幅度,经传导和辐射后会污染电磁环境,对通信设备和电子产品造成干扰。

因此,如何进行电磁兼容性设计,有效地抑制开关电源的电磁干扰,对保证电子系统的正常稳定运行具有重要意义。

2 开关电源的电磁干扰2.1 开关电源的工作原理直流开关电源由输入部分、功率转换部分、输出部分、控制部分组成。

功率转换部分是开关电源的核心,主要由开关三极管和高频变压器组成。

它首先将工频交流电整流为直流电,然后经过开关管的控制变为高频,最后经过整流滤波电路输出,得到稳定的直流电压(其原理图及等效原理框图如图1所示)。

2.2 电磁干扰EMI的特点作为工作于开关状态的能量转换装置,开关电源的电压、电流变化率很高,产生的干扰强度较大,干扰源主要集中在开关管、输出二极管和高频变压器等。

同时,杂散电容会将电网的噪声传导到电子系统的电源而对电子线路的工作产生干扰。

相对于数字电路干扰源的位置较为清楚,开关频率不高(从几十千赫和数兆赫兹),主要的干扰形式是传导干扰和近场干扰;PCB走线因需采用手工调整,具有随意性,这更增加了PCB分布参数的提取和近场干扰估计的难度。

3 电磁兼容性EMC设计图1电磁兼容性EMC设计包括两层含义,一是设备在工作中产生的电磁辐射必须限制在一定水平内,二是设备本身要有一定的抗干扰能力。

形成电磁干扰的三要素是干扰源、耦合通道、敏感体。

因而,抑制电磁干扰即进行电磁兼容性EMC设计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,减低其对噪声的敏感度。

开关电源电磁干扰的抑制措施

开关电源电磁干扰的抑制措施

开关电源电磁干扰的抑制措施1 开关电源压力表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。

2 开关电源EMI 的特点作为工作于开关状态的能量转换装置,开关电源的电压、电流变化率很高,产生的干扰强度较大;干扰源主要集中在功率开关期间以及与之相连的散热器和高平变压器,相对于数字电路干扰源的位置较为清楚;开关频率不高(从几十千赫和数兆赫兹)。

开关电源的电磁干扰抑制分析

开关电源的电磁干扰抑制分析
开 关 电 源 中 , 产 生 电磁 干 扰 的 元 器 件 一
压都很大,因此很容易产生干扰 ,必须和其他 弱 电地 分 隔 开 。 ( 3 )地线直径 尽量大 。直径 小的地 线会 导致接地 电位 随电流 变化 而变化 ,从而进而影 响抗 噪 声 性 能 。
2 . 4 电路 措 施
干扰抑制措施 。
— —
1 . 3整 流 电路 产 生 电磁 干扰
内阻低的干扰源 ,滤波 器输入 阻抗需要设计高 值 ;负载 电阻高时,滤波 器输 出阻抗 需要设计 低值 ,负载 电阻低 时,滤波器输 出阻抗 需要 设 计高值 。
2 . 3 接 地 技 术
工 频交 流 电需要 通过 整流 变成 单 向脉动 电流 ,转换 的结果除了直流分量外,还存在着
分:
技术将开关 电源 的直流地和交流地分隔开 ,从 而来屏蔽交流 电源地线所产生的干扰。 ( 2 )功率 地和弱 电地 要分开 。功 率地应
用 于 是 负 载 电路 或 者 功 率 驱 动 电路 , 电流 和 电
( 1 )对产生 电磁干扰 的元器件进行屏蔽; ( 2 )对容 易受到 电磁 干扰 的元 器件进行 屏 蔽。
方 法 , 使 用 强 导 电性 的材 料 把 开 关 电源 整 体 都
电子设备的工作过程 中通 电电流 的传 导会 出现

些 无 用 信 号 或 电磁 噪 声 等 ,会 对 电路 器 件 设
备 、传输 通道 以及系统 的性能造成干 扰,这 种 干扰就是 电磁干扰。 电磁干扰 的出现有很 多可 能 的原 因,电磁 干扰的的干扰源一般都是 电压
开 关 电源 干 扰 抑 制 中 的 电 路 措 施 包 括 吸 收电路、软开关技术 以及器件选择。 ( 1 )开 关 电 源 中 电磁 干 扰 的 产 生 主 要 是

开关电源电磁干扰分析与抗干扰措施

开关电源电磁干扰分析与抗干扰措施

开关电源电磁干扰分析与抗干扰措施开关电源因体积小、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。

抑制电源模块电磁干扰的几点对策

抑制电源模块电磁干扰的几点对策

抑制电源模块电磁干扰的几点对策如何抑制电磁干扰,一直都是开关电源模块设计中不可忽视的问题,其不仅关系到电源模块本身的可靠性,也关系到整个应用系统的安全和稳定性。

全面抑制开关电源模块的各种噪声干扰才会使开关电源模块得到更广泛的应用。

一、电磁干扰的定义电磁干扰(Electro Magnetic Interference,简称EMI)是指任何在传导或电磁场伴随着电压、电流的作用而产生会降低某个装置、设备或系统的性能,或可能对生物或物质产生不良影响之电磁现象。

二、电磁干扰的产生1、电磁干扰的产生骚扰源、敏感设备与耦合途径并称电磁干扰三要素。

对于开关电源模块来说,噪声的产生在于电流或电压的急剧变化,即di/dt或 dv/dt很大,因此高功率和高频率运作的器件都是 EMI 噪声的来源。

具体来说,其来源主要有:(1) 外界耦合的干扰(主要在输入端和输出端产生);(2) 开关管;(3) 变压器;(4) 二极管;(5) 储能电感;(6) PCB板布局和走线不合理从而产生的回路干扰。

三、抑制电磁干扰的对策人们总是想方设法地将电磁干扰三要素之中的一个去掉:屏蔽掉骚扰源、隔离开敏感设备或者切断耦合途径。

从能量的角度来讲,电磁干扰是一种能量,无法不让它产生,只有用一定的办法去减小其对系统的干扰。

可用到的方法可分为两大类:一种是让能量泄放掉;另一种是把能量给挡在外部。

可以说一种方法是减小其产生的幅度,另一种则切断其传播途径。

下面针对具体的方面一一分析:1、外界干扰的耦合(输入端和输出端)(1)输入端输入端是整个电源的入口处,电源内部的噪声也可由此传播到外部,对外界造成干扰。

通常采用的策略是在输入加X电容、Y电容、差模电感和共模电感对噪声和干扰进行过滤。

图1就是一种比较常见的EMI滤波电路。

图1 EMI滤波电路其中L1、CY1和CY2组成的滤波电路可以抑制电源线上存在的共模干扰信号。

当有共模干扰电流流经线圈时,由于共模电流的同向性,会在线圈内产生同向的磁场而增大线圈的感抗,使线圈表现为高阻抗,产生较强的阻尼效果,以此衰减共模干扰。

浅谈开关电源的干扰产生及抑制措施

浅谈开关电源的干扰产生及抑制措施
工 业 技 术
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C h i n a s c i e n c e a n d T e c h n o l o g y R e v i e w
浅 谈 开 关 电源 的 干 扰 产 生 及 抑 制 措 施
王卫龙 马 睿 蒋乐燕
( 西 安黄 河机 电有限 公 司 7 1 0 0 4 3 ) [ 摘 要】 开 关 电源本 身产 生 的干扰 直接 危害 着 电子设 备 的正常 工作 , 抑 制开 关 电源本 身 的电磁 噪声 是开 发和 设计开 关 电源 的一 个重要 课 题 。 本文 简 要地对 开关 电源 电磁 干扰 产生 、 传播 的机理 进行 了 介绍 , 总 结 了几种 主要 的抑 制开 关 电源 电磁 干扰 产生 及传 播 的方法 。 [ 关键 词] 开关 电源 ; 电磁 干扰 ; 抑 制 中图分 类号 : T L 6 2 + 9 文献 标识 码 : A 1 . 开关 电源 千扰 的产 生
1 . 1 . 2功 率变 换 电路
1 N 关管 。 开 关管及 其 散热器 与外 壳和 电源 内部 的引 线间存 在分布 电容 , 当开 关管流过 大的 脉冲 电流 ( 大体上是 矩形波) 时, 该波形 含有许 多高频成 份 ; 同 时, 关 电源使 用的器 件参数 如开关 功率管 的存储 时间 , 输 出级的 大 电流 , 开关整 流二极 管 的反 向恢复 时间 , 会造成 回路 瞬间短 路 , 产生 很大短 路 电流 , 另外 , 开 关管 的负 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 涌流 , 造 成尖 峰 噪声 。 2 ) 高频 变压 器 。 开 关 电源 中的 变压 器 , 用作 隔 离和变 压 , 但 由于 漏感 的原 因, 会产生 电磁感 应噪声 ; 同时 , 在高 频状 况下变压 器层 间的分布 电容会将 一次 侧高 次谐 波 噪声 传递 给次 级 , 而 变压 器对 外 壳的 分布 电容 形成 另一 条高 频通 路, 使 变压 器周 围产 生 的 电磁 场更 容 易在其 他 引线上 藕合 形成 噪声 。 3 ) 整 流二 极管 。 二 次侧 整流 二极 管用作 高频 整流 时 , 由于 反 向恢 复 时间的 因素 , 往 往正 向 电流蓄积 的 电荷在 加上反 向电压 时不 能立 即消 除( 因载 流子 的 存在 , 还 有 电流流 过) 。 一旦 这个反 向 电流恢 复 时的斜 率过 大 , 流过 线圈 的 电感 就产生 了尖峰 电压 , 在变压 器漏感 和其他 分布参 数的影 响下将产 生较 强的高频 干扰 , 其 频率 可达 几十 MHz 。 4 ) 电容 、 电感器和 导线 。 开 关电源 由于工 作在较高 频率 , 会使低频 元件特 性 发生 变化 , 由此 产 生噪 声 。 1 . 2 开关 电源 外部 干扰 开 关电源外 部干扰 可 以以“ 共模 ” 或“ 差模 ” 方 式存 在 干扰类型 可 以从持续 期很短 的尖峰 干扰 到完全 失电之 间进行变 化 。 其中也包 括 电压 变化 、 频率变 化 、 波形失 真 、 持 续 噪声或杂 波 以及 瞬变等 , 电源 干扰的类 型见表 1 。 在表 1 中的几种 干扰 中, 能够通过 电源进 行传输 并造成设 备 的破 坏或 影响其工 作的主要 是 电快 速 瞬 变脉 冲群 和浪 涌 冲击 波 , 而 静 电放 电等 干扰 只要 电源 设备 本身 不产 生停 振、 输 出电压 跌 落等现 象 , 就 不会 造 成因 电源 引起 的对用 电设 备 的影 响 2 . 抑翻干扰的一些措施 形成 电磁干 扰的 三要素是 骚扰源 、 传播途 径和 受扰设备 。 因而 , 抑 制 电磁 干 扰也应该 从这 三方面 人手 , 采取适 当措施 。 首先 应该抑制 骚扰源 , 直接 消除干扰 原 因; 其 次是 消 除骚扰 源和 受扰设 备之 间的 藕合 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 , 减低 其对噪 声的敏 感度 。 目前抑 制干扰 的几种措 施基 本上都 是切断 电磁骚 扰源和受 扰设备 之间 的藕 合通道 。 常用 的方 法 是屏 蔽 、 接 地和 滤 波 。 1 ) 采用屏 蔽技 术可 以有效地 抑制开 关 电源 的 电磁 辐射干扰 , 即用 电导率 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 。 屏蔽有 两个 目 的, 一是 限制 内部辐 射 的 电磁 能量泄 漏 出 , 二 是 防止外来 的辐 射干扰 进人 该 内 部区域 。 其原 理是 利用屏 蔽体对 电磁能量 的反射 、 吸 收和引导 作用 。 为 了抑 制开 关 电源 产生 的辐 射 , 电磁 骚扰对 其他 电子设 备 的影响 , 可 完全 按照对 磁场 屏蔽 的方法 来加 工屏 蔽罩 , 然 后将整 个屏 蔽罩 与系统 的机 壳和地 连接 为一 体 ,过程 是产生E MI 最 常见 的原因 。 这是 因为工频 交流 正弦 波通过 整流后 不再是 单一频 率的 电流 , 而变成一 直流 分量和一 系列频率 不 同的 谐波分量 , 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 , 使 前端 电流 发生 畸变 , 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

开关电源的电磁干扰分析及有效的抑制措施

开关电源的电磁干扰分析及有效的抑制措施

开关电源的电磁干扰分析及有效的抑制措施一、开关电源的概念开关电源就是通过对功率晶体管的导通和关断控制,截取幅值与直流输入相等的矩形脉冲,再通过整流和滤波装置输出稳定的直流电压值。

二、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;按耦合通道来分,可分为传导干扰和辐射干扰两种。

1、功率开关管开关工作产生的干扰。

开关电源中的功率开关管工作在开关状态,工作时会产生较大的脉冲电压和脉冲电流。

由于在脉冲电流和脉冲电压中含有丰富的高次谐波成分,同时又由于功率开关管导通时整流二极管的恢复特性会形成电流振荡,而在整流二极管上产生的浪涌电压。

2、由于二极管的恢复特性产生的干扰。

当二极管进行高频整流时,由于二极管的PN结,正向电流所储存的电荷在加反向电压时不能马上消失,会形成二极管的反向电流。

这段时间称为反向恢复时间,这时由于加到二极管的反向电压较大,会产生较大损耗和形成较大的干扰来源。

如果二极管在反向电流恢复时的电流变化率di/dt较大,由于电感作用会产生较大的尖峰电压,这就是二极管的恢复噪声。

Di/dt较大时称为硬恢复,Di/dt较小时称为软恢复。

软恢复既可通过吸收回路实现,也可通过谐振开关技术实现。

软恢复对提高开关电源的工作可靠性,减小干扰有很大的好处。

由于肖特基二极管没有载流子蓄积效应,所以恢复噪音很小。

3、由整流滤波电路产生的干扰。

由于交流市电输入的开关电源在输入端接有整流滤波电路,整流二极管的导通角很小,使整流电流的峰值很大,这种脉冲状的二极管整流电流也会产生干扰。

三、抑制开关管电源电磁干扰的措施主要有四种方法,即吸收法、屏蔽技术、滤波技术、接地技术。

1、吸收法,即是在开关管的两端并联RC电路,电容的作用就是把电流中的交流成分吸收掉,但是这时的电感和电容相连就会形成LC振荡回路,所以在其中加上一个电阻,主要的作用就是阻尼作用,把LC振荡回路中产生的能量消耗掉。

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。

开关电源的电磁干扰及其抑制技术探究

开关电源的电磁干扰及其抑制技术探究

开关电源的电磁干扰及其抑制技术探究摘要:本文围绕开关电源的电磁干扰议题进行了探讨,概述了电磁干扰产生机理,分析了电磁干扰的成因,提出了开关电源的电磁干扰抑制技术,供相关人士参考。

关键词:电磁干扰、开关电源、干扰抑制1引言开关电源是一类常见的电气设备,应用十分广泛。

在实际应用中,电磁干扰是影响开关电源使用工况和使用寿命的严重问题,如何减少电磁干扰对开关电源的不利影响,是业内人员关注和研究的热点。

2开关电源电磁干扰的产生机理开关电源受到电磁干扰的机理如下:开关电路中存在一定的电磁干扰。

开关电源系统是由高频变压器电路和管路构成的,其中存在一定的脉冲电磁电压,还存在不稳定谐波。

当开关连接和断开的瞬间,高频变压器初级线圈产生较大的电压脉冲,内部电流出现磁化,电源受到电磁干扰。

整流电路中存在一定的电磁干扰。

在正常通路中,整流电路中的二极管中含有正向电流,当开关断开的瞬间,二极管中的电流会受到反向电压的影响,造成电流出现逆向电流束,这部分逆向电流束中携带大量的高频率谐波,对电源造成电磁干扰。

高频电压器中存在一定的电磁干扰。

由于高频电压器内部电流环路存在空间辐射,并且环路中的滤波电容会将不同频率的电流传导进电源中,因而会对电源产生电磁干扰。

3开关电源电磁干扰的产生原因二极管在高频电流回路中产生的正向电流受到反向电压阻拦,导致载流子不断聚集,当堆积到一定程度后,二极管中的正向电流难以通过,内部电流呈现逆向运动,伴随着载流子的方向改变,造成急剧的电流变化,二极管电流反向是导致电源电磁干扰的原因之一。

电流在负载时会出现形态变化,尤其是当开关回路中电流量较大时,因其含有大量的高频率谐波,这些谐波电流会在运动过程中会因开关的控制而发生流动速度变化,继而对开关电源造成电磁干扰。

当二极管电流反向运动过程中会对变压开关造成高频振荡,导致开关电源中出现干扰信号,这类干扰属于传导干扰,谐波或尖峰信号会在局部形成磁场,继而出现电磁辐射,引发输入回路异常。

开关电源电磁干扰的抑制

开关电源电磁干扰的抑制

开关电源电磁干扰的抑制
随着开关电源的小型化,开关就要高频化,这种高频化,其基波本身也就构成了一个干扰源,发出一种更强的传导干扰波,此外通过改进元器件达到高频化的同时,也会因辐射干扰波而导致一种超标准值的杂散的信号。

这些信号构成了电磁干扰(EMI),被干扰对象是无线电通信。

开关电源工作在高频开关
状态,内部会产生很高的电流、电压变化率,导致开关电源产生较强的电磁干扰。

电磁干扰信号不仅对电网造成污染,还直接影响到其他用电设备甚至电源本身的正常工作,而且作为辐射干扰闯入空间,造成电磁污染,制约着人们的生产和生活。

开关电源电磁干扰的抑制
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,抑制电磁干扰应从这三方面人手。

抑制干扰源、消除干扰源和受扰设备之间的耦合和辐射、提高受扰设备的抗扰能力,从而改善开关电源的电磁兼容性能的目的。

1.1 采用滤波器抑制电磁干扰
滤波是抑制电磁干扰的重要方法,它能有效地抑制电网中的电磁干扰进入设备,还可以抑制设备内的电磁干扰进入电网。

在开关电源输入和输出电路中安装开关电源滤波器,不但可以解决传导干扰问题,同时也是解决辐射干扰的重要武器。

滤波抑制技术分为无源滤波和有源滤波2 种方式。

1.1.1 无源滤波技术
无源滤波电路简单,成本低廉,工作性能可靠,是抑制电磁干扰的有效方式。

无源滤波器由电感、电容、电阻元件组成,其直接作用是解决传导发射。

由于原电源电路中滤波电容容量大,整流电路中会产生脉冲尖峰电流,这个电流由非常多的高次谐波电流组成,对电网产生干扰;另外电路中开关管的导通。

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。

开关电源的干扰及抑制

开关电源的干扰及抑制

开关电源的干扰及抑制第一篇:开关电源的干扰及抑制1.电磁干扰的产生与传输电磁干扰传输有两种方式:一种是传导传输方式,另一种则是辐射传输方式。

传导传输是在干扰源和敏感设备之间有完整的电路连接,干扰信号沿着连接电路传递到接收器而发生电磁干扰现象。

辐射传输是干扰信号通过介质以电磁波的形式向外传播的干扰形式。

常见的辐射耦合有三种:1)一个天线发射的电磁波被另一个天线意外地接收,称为天线对天线的耦合;2)空间电磁场经导线感应而耦合,称为场对线的耦合。

3)两根平等导线之间的高频信号相互感应而形成的耦合,称为线对线的感应耦合。

2.电磁干扰的产生机理从被干扰的敏感设备角度来说,干扰耦合又可分为传导耦合和辐射耦合两类。

传导耦合模型传导耦合按其原理可分为电阻性耦合、电容性耦合和电感性耦合三种基本耦合方式。

辐射耦合模型辐射耦合是干扰耦合的另一种方式,除了从干扰源发出的有意辐射外,还有大量的无意辐射。

同时,PCB板上的走线无论是电源线、信号线、时钟线、数据线或者控制线等,都能起到天线的效果,即可辐射出干扰波,又可起到接收作用。

3.电磁干扰控制技术①传输通道抑制滤波:在设计和选用滤波器时应注意频率特性、耐压性能、额定电流、阻抗特性、屏蔽和可靠性。

滤波器的安装正确与否对其插入损耗特性影响很大,只有安装位置恰当,安装方法正确,才能对干扰起到预期的滤波作用。

在安装滤波器时应考虑安装位置,输入输出侧的配线必须屏蔽隔离,以及高频接地和搭接方法。

屏蔽:电磁屏蔽按原理可分为电场屏蔽、磁场屏蔽和电磁场屏蔽三种。

电场屏蔽包含静电屏蔽和交变电场屏蔽;磁场屏蔽包含低频磁场屏蔽和高频磁场屏蔽。

不同类型的电磁屏蔽对屏蔽体的要求不同。

在实际的屏蔽中,电磁屏蔽效能更大程度上依赖于屏蔽体的结构,即导电的连续性。

实际的屏蔽体由于制造、装配、维修、散热、观察及接口连接要求,其上面一般都开有形状各异、尺寸不同的孔缝,这些孔缝对于屏蔽体的屏蔽效能起着重要的影响作用,因此必须采取措施来抑制孔缝的电磁泄漏。

论开关电源的电磁干扰及其抑制技术

论开关电源的电磁干扰及其抑制技术

论开关电源的电磁干扰及其抑制技术摘要:结合开关电源中存在电磁干扰问题进行分析,结合工程实践经验角度分析了开关电源产生电磁干扰的原因,在此基础上,有针对性地提出了开关电源中电磁干扰抑制技术,希望对于今后维护电网稳定运行有所帮助。

关键词:开关电源,电磁干扰,干扰原因,抑制技术1 引言随着我国工业化大生产的蓬勃开展,开关电源在工业领域中应用较为广泛。

在具体的应用实践过程中,开关电源还能带来比较大的电磁干扰问题,这样会造成其功能发挥受到很大程度的影响。

所以,则应结合工业生产的实际情况,积极思考如何有效实现电磁干扰抑制技术,以保障正常化运行电子设施的基本要求。

2 开关电源产生电磁干扰的原因2.1高频变压器产生的电磁干扰对于高频变压器来说,主要则是利用电磁感应的方式,能实现低压电转化为高压电的情况。

在具体的工作过程中,不可避免会存在着大量电磁波的问题。

在接通电源的情况下,借助于较为强大的电流影响下,从而造成构建相关磁场,存在一定的电磁干扰问题。

特别是在进行开关断开的瞬间情况来看,漏感则是发生在初级线圈和次级线圈中,主要是由于层之间的磁通没有进行完全化的耦合所致,而造成的瞬间短路情况。

在这样的影响下,电流传导至线圈末端情况,则会影响到变压器的正常工作。

2.2开关管产生的电磁干扰开关管也是容易出现电磁波的部件之一。

其主要的功能则是利用开关电源的电流来有效实现预期的转变作用,实现电源的电力频率得到提升,从而有利于实现较为稳定的电压情况,符合开关电源的正常化工作要求。

如果是传统的旧式开关电源的情况,尽管启动时间较短,但存在着较强的电磁干扰问题,使得难以维系开关电源的工作要求,已经不再应用。

2.3整流电路产生的电磁干扰在进行断开输出整流二极管的过程中,存在着反向电流的情况,特别是在相关的变压器漏感以及相关电流影响下,容易出现较高的高压干扰问题。

如果在一定的情况下,造成二极管的电压升高情况的发生。

对于在反向电压冲击影响下的二极管来说,则会存在着导通与截止的情况,在这样的一系列的转变过程中,造成电流存在着一定的反转变化情况,从而出现了电磁干扰问题。

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浅析开关电源电磁干扰产生与抑制措施
[摘要] 开关电源因其效率高、体积小、输出稳定性好而得到广泛的应用,但因其在工作过程中处于高频开关状态,使得电磁干扰问题非常突出。

如何抑制开关电源的电磁干扰就成为了开发和设计开关电源时必须考虑的问题。

本文详细分析了开关电源电磁干扰问题产生的原因及种类,并提出了几种主要的抑制开关电源电磁干扰的有效措施。

[关键词] 开关电源电磁干扰原因及种类抑制措施
1. 引言
开关电源作为电子设备的供电装置,因其效率高、体积小、输出稳定性好而得到广泛的应用,但因工作在高频开关状态,其本身产生的干扰直接危害着电子设备的正常工作。

所以,如何抑制开关电源的电磁干扰,以保证电子设备能够长期安全可靠地工作,就成为了开发和设计开关电源时的一个重要课题。

2. 开关电源的电磁干扰来源分析
开关电源的电磁干扰来源,总的来讲可分为两大类。

一类是开关电源外部干扰,即由于外界因素的影响而使开关电源产生的干扰。

另一类是开关电源的内部干扰,即由开关电源内部元件、电路产生的各种干扰。

2.1开关电源的外部干扰产生原因分析
开关电源的外部干扰都是以“共模”或“差模”方式出现。

2.1.1 共模干扰和差模干扰的概念
共模干扰是指在两根信号线上产生的幅度相等,相位相同的噪声。

差模干扰则是幅度想等,相位相反的噪声。

共模干扰是在信号线与地之间传输,属于非对称性干扰。

差模干扰在信号线之间传输,属于对称性干扰。

2.1.2 产生共模干扰的原因
功率开关管和输出二极管通常有较大的功耗,为了散热往往需要安装散热器或直接安装在电源底板上。

器件安装时需要导热性能好的绝缘片进行绝缘,这就使器件与底板和散热器之间产生了分布电容,开关电源的底板是交流电源的地线,因而,通过器件与底板之间的分布电容将电磁干扰耦合到交流输入端就产生了共模干扰。

解决这个问题的办法是采用两层绝缘片之间夹一层屏蔽片,并把屏蔽片连接到直流地上,割断射频干扰向输入电网传播的途径。

2.1.3产生差模干扰的原因
差模干扰在两根信号线之间传输,属于对称性干扰。

消除差模干扰的方法是在电路中增加一个偏值电阻,并采用双绞线。

在设置电源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不同的滤波元件抑制干扰,以达到最好的滤波效果。

2.2 开关电源内部干扰产生原因分析
分析开关电源的工作过程知道,开关管高频率的导通与关断,必然会有浪涌电流和尖峰脉冲电压产生,其波形接近为矩形,其基波频率为上兆赫兹并且其谐波频率非常丰富,这些高频率的变化信号是主要的干扰源。

另外,大的滤波电容充电放电过程,整流二极管的
反向恢复电流也是重要的干扰源。

这些高频干扰信号将对开关电源基本信号,尤其是控制电路的信号造成严重的干扰。

下面分析几个主要的干扰源。

2.2.1由整流滤波元件产生的干扰
开关电源的输入普遍采用桥式整流、电容滤波型整流电源。

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。

2.2.2开关管及变压器产生的干扰
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。

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。

2.2.3分布及寄生参数引起的干扰
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,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。

3. 抑制开关电源电磁干扰的措施
任何一种干扰都必须具备三个条件:干扰源、耦合通路和干扰体,所以抑制以上任何一项,都可以抑制电磁干扰。

3.1抑制开关电源中各类电磁干扰源
3.1.1功率因数校正(pfc)技术抑制谐波干扰
由于pfc技术可使电流波形跟随电压波形变化,可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,同时也提高了开关电源的功率因数。

3.1.2采用软开关技术抑制浪涌电流和电压的干扰
开关器件开通和关断时会产生很高的浪涌电流和电压,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。

3.1.3采用饱和电感抑制整流元件产生的干扰
可在整流二极管电路中串联一个饱和电感。

由于饱和电感的磁芯是用具有矩形bh曲线的磁性材料制成的,故具有很高的磁导率,在bh曲线上拥有一段接近垂直的线性区并很容易进入饱和。

实际使用中,在输出整流二极管导通时,使饱和电感工作在饱和状态下,相当于一段导线;当二极管关断反向恢复时,使饱和电感工作在电感特
性状态下,阻碍了反向恢复电流的大幅度变化,从而抑制了它产生
的干扰。

3.2采用电源滤波器,以切断电磁干扰传输途径
电源线干扰可以使用电源滤波器滤除,开关电源的电源滤波器
emi基本电路如图1所示。

其作用是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1中c1和c2为差模滤波电容,l为共模电感,c3和c4为共模滤波电容。

共模电感l是在同一个磁环上由绕向相反、匝数相同的两个绕组构成。

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。

除了共模电感以外,电容c3及c4也是用来滤除共模干扰的。

共模滤波的衰减在低频时主要由电感起作用,而在高频时大部分由电容c3及c4起作用。

差模干扰抑制通常由低通滤波元件完成。

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1中电容c1),
可适当选择差模滤波电容,使该电容对高频干扰阻抗很低,对工频信号的阻抗很高,这样就能对高频干扰起到抑制作用,而对工频信号的传输毫无影响。

图1 开关电源的电源滤波器emi基本电路图
3.3 采用屏蔽技术抑制电磁辐射干扰
屏蔽技术是抑制辐射干扰的最有效方法,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、磁环等元件,滤除电源及信号线的高频干扰。

4.结束语
通过以上的分析,我们发现开关电源的干扰问题是比较复杂的。

特别是现在的开关电源体积越来越小,功率密度越来越大,产生开关电源电磁干扰的因素很多,抑制电磁干扰还有大量的工作要做。

因此,在开发和设计开关电源时,应综合考虑各种因素,尽可能抑制开关电源的各种噪声,提高开关电源的电磁兼容性,使开关电源得到更广泛应用。

参考资料:
[1] 王川主编. 实用电源技术[m].重庆:重庆大学出版
社,2000.8.
[2] 叶治政主编. 开关稳压电源[m].北京:高等教育出版社,1989.
[3]王会立.开关电源的电磁兼容设计[j].电源技术应用,2003,(4):24-27.。

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