頻開關(guān)電源電磁兼容（EMC）設(shè)計(jì)

頻開關(guān)電源因采用脈沖寬度調(diào)制（PWM），脈沖波形呈矩形，開關(guān)管上升沿與下降沿均包含大量的諧波成分；另外，輸出整流管的反向恢復(fù)也會產(chǎn)生電磁干擾。開關(guān)頻率的提減小了電源的體積和重量，但同時(shí)也導(dǎo)致了為嚴(yán)重的電磁干擾問題，這是影響系統(tǒng)的不利因素，因而電磁兼容（EMC）設(shè)計(jì)日益受到重視。本文就用頻開關(guān)電源設(shè)計(jì)中的電磁兼容問題進(jìn)行了探討。

 

開關(guān)電源之所以是個(gè)的電磁干擾源，來源于頻通斷的開關(guān)器件和輸出整流二管，以及頻變壓器及濾波電感等。

 

    1 開關(guān)管與整流管 

開關(guān)管、整流管頻通斷時(shí)所產(chǎn)生的di/dt和dv/dt是具有較大輻度的脈沖，頻帶較寬且諧波豐富，是個(gè)的干擾源。

交流輸入電壓經(jīng)功率二管整流橋變?yōu)檎颐}動電壓，再經(jīng)電容平滑后變?yōu)橹绷鳎娙蓦娏鞯牟ㄐ尾皇钦也ǘ敲}沖波。由電流波形可知，電流中含有次諧波。大量電流諧波分量流入電網(wǎng)，造成對電網(wǎng)的諧波污染。另外，由于電流是脈沖波，使電源輸入功率因數(shù)降低。

頻整流回路中的整流二管正向?qū)〞r(shí)有較大的正向電流流過，在其受反偏電壓而轉(zhuǎn)向截止時(shí)，由于PN結(jié)中有較多的載流子積累，因而在載流子消失之前的段時(shí)間里，電流會反向流動，致使反向恢復(fù)電流急劇減少而發(fā)生很大的電流變化（di/dt）。

功率開關(guān)管在導(dǎo)通時(shí)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負(fù)載時(shí)近似為矩形波，其中含有豐富的次諧波分量。當(dāng)采用零電流、零電壓開關(guān)時(shí),這種諧波干擾將會很小。另外,功率開關(guān)管在截止期間,頻變壓器繞組漏感引起的電流突變也會產(chǎn)生干擾。

   

   2 頻變壓器 

開關(guān)管負(fù)載為頻變壓器初線圈，在開關(guān)管導(dǎo)通瞬間，初線圈產(chǎn)生較大的浪涌電流和電壓；在開關(guān)管關(guān)斷瞬間，由于初線圈的漏磁通，致使部分能量沒有傳輸?shù)酱尉€圈，而是通過集電電路中的電容、電阻形成帶有的衰減振蕩，疊加在關(guān)斷電壓上，形成關(guān)斷電壓，產(chǎn)生與初線圈接通時(shí)樣的磁化沖擊電流瞬變。這個(gè)噪聲會傳導(dǎo)到輸入、輸出端，形成傳導(dǎo)騷擾，重者有可能擊穿開關(guān)管。

另外，頻變壓器初線圈、開關(guān)管和濾波電容構(gòu)成的頻開關(guān)電流環(huán)路可能會產(chǎn)生較大的空間輻射，形成輻射騷擾。如果電容濾波容量不足或頻特不好，電容上的頻阻抗會使頻電流以差模方式傳導(dǎo)到交流電源中形成傳導(dǎo)騷擾。需要注意的是，二管整流電路產(chǎn)生的電磁騷擾中，整流二管反向恢復(fù)電流的di/dt遠(yuǎn)比續(xù)流二管反向恢復(fù)電流的di/dt大得多。作為電磁騷擾源來研究，整流二管反向恢復(fù)電流形成的騷擾強(qiáng)度大，頻帶寬。但是，整流二管產(chǎn)生的電壓跳變遠(yuǎn)小于功率開關(guān)管導(dǎo)通和關(guān)斷時(shí)產(chǎn)生的電壓跳變。因此，不計(jì)整流二管產(chǎn)生的dv/dt和di/dt的影響，而把整流電路當(dāng)成電磁騷擾耦合通道的部分來研究也是可以的。 

 

   3 雜散參數(shù)影響耦合通道的特