开关电源电磁干扰分析及抑制(1)

网络教育学院本科生毕业论文

题目：开关电源电磁干扰分析及抑制

学习中心：深州市宝安区西乡奥鹏学习中心

层次：高中起点专科

专业：电力系统自动化技术

年级： 2010年秋季

学号： 101242228338

学生：刘光文

指导教师：刘海亮

完成日期： 2012年 08 月 18 日

内容摘要

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。

开关电源作为电子设备的供电装置，具有体积小、重量轻、效率高等优点，在数字电路中得到了广泛的应用，然而由于工作在高频开关状态，属于强干扰源，其本身产生的干扰直接危害着电子设备的正常工作。高频开关电源固有的高频辐射及传导的电磁干扰发射对开关电源效率及使用的影响已成为人们关注的热点。因此，抑制开关电源本身的电磁噪声，同时提高其对电磁干扰的抗扰性，以保证电子设备能够长期安全可靠地工作，是开发和设计开关电源的一个重要课题。本文主要研究了高频开关电源电磁干扰及其抑制措施。论文首先介绍了开关电源的基本原理、高频开关电源电磁干扰产生的原因，并且综述了高频开关电源的发展趋势，其次具体探讨了抑制高频开关电源电磁干扰的措施。

关键词：开关电源；电磁干扰；抑制

内容摘要 ........................................... 错误！未定义书签。目录 ............................................................. II 引言 ............................................. 错误！未定义书签。

1 开关电源的基本原理及电磁干扰介绍 ................ 错误！未定义书签。

1.1 开关电源的基本介绍......................... 错误！未定义书签。

1.1.1 开关电源的基本构成 ................... 错误！未定义书签。

1.1.2 开关电源的分类 ....................... 错误！未定义书签。

1.2 电磁干扰介绍（电磁干扰的产生和传播方式） (3)

1.2.1 电磁干扰的产生和传播方式 (4)

1.2.2 传导干扰的产生和传播 (5)

1.2.3 辐射干扰的产生和传播 (5)

2 开关电源的电磁干扰源分析 (7)

2.1 电源线引入的电磁干扰 (7)

2.2 输入电流畸变造成的干扰 (8)

2.3 开关管及变压器产生的干扰 (8)

2.4 输出整流二极管产生的干扰 (8)

2.5 分布及寄生参数引起的开关电源噪声 (9)

3 开关电源的电磁干扰抑制措施 (10)

3.1 抑制开关电源中各类电磁干扰源 (10)

3.2 切断电磁干扰传输途径——共模、差模电源线滤波器设计 (10)

3.3 使用屏蔽降低电磁敏感设备的敏感性 (12)

4 总结 (13)

参考文献 (14)

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。EMC技术是解决电磁干扰于被干扰相关问题的一门技术。EMC设计的目的是解决电路之间的干扰，防止电子设备产生过强的电磁辐射及对外界干扰过度敏感等问题。近年来EMC技术的重要性日益增加。其中有两个方面的原因：第一，电子设备日益复杂，各种电路混合，电路的工作频率愈来愈高，导致电路之间的干扰更加严重；第二，为了保证电子设备温度可靠的运行，减小电磁污染，越来越多的国家开始强制执行EMC标准。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。

功率开关器件的高额开关动作是导致开关电源产生电磁干扰(EMI)的主要原因。开关频率的提高一方面减小了电源的体积和重量，另一方面也导致了更为严重的EMI问题。如何减小产品的EMI，使其顺利通过FCC或IEC1000等EMC标准论证测试，已成为目前急须解决的问题。EMC技术是解决干扰和被干扰相关问题的技术。EMC设计的目的是解决电路之间的相互干扰，防止电子设备产生过强的电磁辐射及对外界干扰过度等问题。

1 开关电源的基本原理及电磁干扰介绍

1.1 开关电源的基本介绍

1.1.1 开关电源的基本构成

自上世纪60年代，开关电源的问世，使其逐步取代了传统的线性稳压电源和SCR相控电源。开关电源技术经过50多年来的飞迅发展和变化，经历了功率半导体器件、高频化和软开关技术、开关电源系统的集成技术三个发展阶段。

随着社会的高速发展，电子技术在个领域得到了广泛的应用，电子设备的种类也越来越多，电子设备与我们的生活日趋紧密。更重要的是离不开电源的支持，而且对电源的品质要求越来越高，希望得到高效率、高功率因数、低噪音。随着电源技术的迅猛发展，无电网污染、无电磁干扰、省电节能的绿色指标成为当今的重要研究话题。

开关电源是利用现代电力电子技术，控制开关晶体管开通和关断的时间比率，维持稳定输出电压的一种电源，开关电源一般由脉冲宽度调制（PWM）控制IC和MOSFET构成。开关电源和线性电源相比，二者的成本都随着输出功率的增加而增长，但二者增长速率各异。线性电源成本在某一输出功率点上，反而高于开关电源，这一点称为成本反转点。随着电力电子技术的发展和创新，使得开关电源技术也在不断地创新，这一成本反转点日益向低输出电力端移动，这为开关电源提供了广阔的发展空间。

开关电源高频化是其发展的方向，高频化使开关电源小型化，并使开关电源进入更广泛的应用领域，特别是在高新技术领域的应用，推动了高新技术产品的小型化、轻便化。另外开关电源的发展与应用在节约能源、节约资源及保护环境方面都具有重要的意义。

1.1.2 开关电源的分类

人类在开关电源技术领域是边开发相关电力电子器件，边开发开关变频技术，两者相互促进推动着开关电源每年以超过两位数字的增长率向着轻、小、薄、低噪声、高可靠、抗干扰的方向发展。开关电源可分为AC/DC和DC/DC两大类，DC/DC 变换器现已实现模块化,且设计技术及生产工艺在国内外均已成熟和标准化，并已得到用户的认可，但AC/DC的模块化，因其自身的特性使得在模块化的进程中，遇到较为复杂的技术和工艺制造问题。以下分别对两类开关电源的结构和特性作以阐述。

(1)DC/DC变换: DC/DC变换是将固定的直流电压变换成可变的直流电压，也称为直流