【导读】电源是各种电子设备必不可少的重要组成部分，其功能的好坏直接关系到整个电子体系的安全性和可靠性。单片开关电源集成电路因为其具有高集成度、高性价比、最简外围电路、最佳功能指标等长处，显现出了强壮的生命力。随之带来的电磁兼容性问题也不容忽视，本文以实在事例为例解说工程师怎么化解LinkSwitch带来的电磁兼容性问题。
PI 公司于2002年9月推出的LinkSwitch(简称LNK)系列单片电源在正常作业时的开关频率一般在42kHz,不仅对前级电路带来很大的电磁兼容 问题，并且也对附近的某些电子设备发生电磁搅扰。故有必要对整个电路进行电磁兼容(EMC)规划，使各个元件在杂乱的电磁环境下都能正常运转。
1 LNK的电磁兼容性问题
开关电源发生电磁搅扰最底子的原因，便是其在作业过程中发生的高di/dt与高dv/dt，它们发生的浪涌电流和尖峰电压构成了搅扰源。开关管的驱 动波形、MOSFET漏源波形等矩形波在脉冲边际时的高频改变对开关电源的根本信号构成了搅扰。图1为由LNK构成开关电源的电路模型。下面具体分析图1 中噪声发生的原因和途径。
图1 LNK开关电源电路模型
1.1 电源线引进的噪声
电源线噪声是电网中各种用电设备发生的电磁打扰沿着电源线传达所构成的，对外表现为传导搅扰和辐射搅扰。传导搅扰分为共模(Common Mode—CM)搅扰和差模(DifferenTIal Mode—DM)搅扰。共模搅扰界说为任何载流导体与参阅地之间的不期望有的电位差，差模搅扰界说为任何两个载流导体之间的不期望有的电位差。因为开关电 路寄生参数的存在以及开关器材的高频注册和关断，使得开关电源在其输入端发生较大的共模搅扰和差模搅扰。图2即为图1的共模差模搅扰的传达途径。在高频情 况下，因为dv/dt很高，激起变压器线圈间以及LNK的寄生电容，然后构成了共模搅扰。如图2的黑体虚线所示。在高频情况下，在输入输出的滤波电容上产 生很高的di/dt，然后构成了差模搅扰。如图2的淡体虚线所示。
图2 共模、差模搅扰传达途径
1.2 变压器发生的搅扰
高频变压器是开关电源完成能量贮存、阻隔输出、电压改换的重要元件，在不考虑漏感以及开关动作时刻时，高频作业下的MOSFET发生的波形应该是标 准的方波。但在实践变压器制造时，绕组漏感是不可避免的。因为漏感存在，开关闭合时，原边漏感将贮存必定的能量，当开关关断时，贮存的能量得到开释，使得 开关器材的两头呈现电压关断尖峰，与本来的直流高压和感应电压叠加，可使MOSFET的漏极电压超越700V(LNK系列的MOSFET的漏极击穿电压为 700V)，有或许影响开关的正常作业乃至损坏LNK。
1.3 输出整流二极管的尖峰搅扰
抱负的二极管在接受反向电压时截止，不会有反向电流经过。但实践二极管在接受反向电压时，PN结内贮存的电荷在反向电场效果下被复合，构成反向康复 电流，它康复到零点的时刻与结电容等要素有关。反向康复电流在变压器漏感、引线电感以及二极管的结电容的影响下将发生激烈的高频衰减振动，高频衰减振动电 压与关断电压叠加，将构成一个相当大的关断电压尖峰。这个反向康复噪声也是开关电源的一个首要搅扰源。
1.4 分布电容及寄生参数引起的搅扰
开关电源的分布电容首要为开关电源与散热器或外壳之间的分布电容、LNK的漏极与电源线之间的分布电容、变压器初度级之间的分布电容。以上的分布电容都能够传输共模搅扰。
在高频下，一般的电阻电容电感都将呈高频寄生特性，这将对其正常作业发生影响。例如，高频作业时，导线寄生电感的感抗明显添加，这将使其变成一根发射线，即成了开关电源中的一个辐射搅扰源。
2 EMC规划
图3为未考虑EMC规划时的EMI仿真曲线，依据广泛选用的GB9254中规则的规范曲线，可看出搅扰强度超越规则规范了，有必要对电路进行相应的抗搅扰规划。
图3 未考虑EMC规划的EMI仿真曲线
EMC规划应该从三个方面去考虑：
1) 减小搅扰源发生的搅扰信号
2) 堵截搅扰信号的传达途径
3) 增强灵敏电路的抗搅扰才能
2.1 输入侧滤波器规划
电源线搅扰能够运用EMI滤波器滤除，EMI滤波器应是一个只允许直流至工频(50Hz，400Hz)经过的抱负低通滤波器，即从直流至截止频率的 通带以最小衰减经过，一般以额定电流下的压降表明;对电磁搅扰的阻带，处以尽或许高的衰减;通带和阻带之间的过滤带应尽量的陡。
图4为常用EMI滤波器，图5和图6为其共模等效电路和差模等效电路。可推导出共模插入损耗和差模插入损耗(式中 为共模扼流圈因为两个绕组不对称引起的电感差值)为
2.2 变压器尖峰电压按捺
LNK 内部集成的MOSFET在高速开关时，使高频变压器的原边漏感贮存的能量开释，发生的尖峰电压与本来的方波叠加有或许影响开关的正常作业或直接损坏 LNK。一般为了按捺这种高压尖峰，选用的是缓冲或钳位的办法。如图1中的起到的便是这种效果。当开关管截止时，电容被充电，电容两头的电压“缓慢”上 升，按捺了开关管上的电压改变和尖峰电压的发生。而当开关管导通时，因为电阻的存在，约束了开关管导通时的电流峰值。因为开关管作业频率较高以及LNK内 部的MOSFET的漏极击穿电压为700V故钳位二级管故应选用耐压为600V以上的快速康复二级管，钳位电容 则应选用 的金属薄膜%&&&&&%。
2.3 输出整流二极管尖峰按捺
对输出整流二极管发生的反向康复噪声，能够经过在二极管两头并联RC缓冲器来按捺，也能够经过在二极管串联一个饱满电感来按捺。并联的RC缓冲器起 到一阶滤波器的效果，依据需要滤除高频噪声。串联的饱满电感在整流二极管导通时作业在饱满状态下，相当于导线;在整流二极管关断反向康复时，作业在电感特 性状态下，能够阻止电流的大幅度改变。
2.4 其他办法
1. 对整流电路选用无源功率因数校正法来下降谐波成分并进步功率因数;
2. 对变压器进行屏蔽来削减其漏感带来的辐射;
3. 对电路板进行合理规划，LinkSwitch应尽量远离沟通输入端，尽量减小高频变压器初度回路所围住的面积。
3 结语
按捺开关电源的搅扰是开发应用型开关电源的一个重要的课题。本文就不同的搅扰源提出了针对性的解决办法，并就原电路的EMI仿真曲线从头规划了电路 的参数，改善后的电路根本契合GB9254规范。文末提出的几种工艺改善的办法都能对开关电源的电磁搅扰问题起到进一步的效果,这些都对开关电源的电磁兼 容规划具有必定的参阅含义.
