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開關電源電磁干擾的產生機理及其傳播途徑

編輯:方寸電子    瀏覽量:9182     發表時間:2010-8-19
 功率開關器件的高額開關動作是導致開關電源產生電磁干擾(EMI)的主要原因。開關頻率的提高一方面減小了電源的體積和重量,另一方面也導致了更為嚴重的EMI問題。開關電源工作時,其內部的電壓和電流波形都是在非常短的時間內上升和下降的,因此,開關電源本身是一個噪聲發生源。開關電源產生的干擾,按噪聲干擾源種類來分,可分為尖峰干擾和諧波干擾兩種;若按耦合通路來分,可分為傳導干擾和輻射干擾兩種。使電源產生的干擾不至于對電子系統和電網造成危害的根本辦法是削弱噪聲發生源,或者切斷電源噪聲和電子系統、電網之間的耦合途徑。

    現在按噪聲干擾源來分別說明:

    1、二極管的反向恢復時間引起的干擾

    交流輸入電壓經功率二極管整流橋變為正弦脈動電壓,經電容平滑后變為直流,但電容電流的波形不是正弦波而是脈沖波。由電流波形可知,電流中含有高次諧波。大量電流諧波分量流入電網,造成對電網的諧波污染。另外,由于電流是脈沖波,使電源輸入功率因數降低。

    高頻整流回路中的整流二極管正向導通時有較大的正向電流流過,在其受反偏電壓而轉向截止時,由于PN結中有較多的載流子積累,因而在載流子消失之前的一段時間里,電流會反向流動,致使載流子消失的反向恢復電流急劇減少而發生很大的電流變化(di/dt)。

    2、開關管工作時產生的諧波干擾

    功率開關管在導通時流過較大的脈沖電流。例如正激型、推挽型和橋式變換器的輸入電流波形在阻性負載時近似為矩形波,其中含有豐富的高次諧波分量。當采用零電流、零電壓開關時,這種諧波干擾將會很小。另外,功率開關管在截止期間,高頻變壓器繞組漏感引起的電流突變,也會產生尖峰干擾。

    3、交流輸入回路產生的干擾

    無工頻變壓器的開關電源輸入端整流管在反向恢復期間會引起高頻衰減振蕩產生干擾。開關電源產生的尖峰干擾和諧波干擾能量,通過開關電源的輸入輸出線傳播出去而形成的干擾稱之為傳導干擾;而諧波和寄生振蕩的能量,通過輸入輸出線傳播時,都會在空間產生電場和磁場。這種通過電磁輻射產生的干擾稱為輻射干擾。

    4、其他原因

    元器件的寄生參數,開關電源的原理圖設計不夠完美,印刷線路板(PCB)走線通常采用手工布置,具有很大的隨意性,PCB的近場干擾大,并且印刷板上器件的安裝、放置,以及方位的不合理都會造成EMI干擾。這增加了PCB分布參數的提取和近場干擾估計的難度。

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