开关电源因体积小、功率因数较大等长处，在通讯、操控、计算机等范畴运用广泛。但因为会发生电磁搅扰，其进一步的运用遭到必定程度上的约束。本文将剖析开关电源电磁搅扰的各种发生机理，并在其根底之上，提出开关电源的电磁兼容规划办法。
开关电源的电磁搅扰剖析
开关电源的结构如图1所示。首先将工频沟通整流为直流，再逆变为高频，最终再经整流滤波电路输出，得到安稳的直流电压。电路规划及布局不合理、机械振动、接地不良等都会构成内部电磁搅扰。一起，变压器的漏感和输出二极管的反向康复电流构成的尖峰，也是潜在的强搅扰源。
图1 AC/DC开关电源根本框图
一 内部搅扰源
● 开关电路
开关电路首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散布电容，它发生的du/dt具有较大起伏的脉冲，频带较宽且谐波丰厚。开关管负载为高频变压器初级线圈，是理性负载。当本来导通的开关管关断时，高频变压器的漏感发生了反电势E=-Ldi/dt，其值与集电极的电流改变率成正比，与漏感成正比，迭加在关断电压上，构成关断电压尖峰，然后构成传导搅扰。
● 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，其康复到零点的时刻与结电容等要素有关。它会在变压器漏感和其他散布参数的影响下发生很大的电流改变di/dt，发生较强的高频搅扰，频率可达几十兆赫兹。
● 杂散参数
因为作业在较高频率，开关电源中的低频元器材特性会发生改变，由此发生噪声。在高频时，杂散参数对耦合通道的特性影响很大，而散布电容成为电磁搅扰的通道。
二 外部搅扰源
外部搅扰源能够分为电源搅扰和雷电搅扰，而电源搅扰以“共模”和“差模”办法存在。一起，因为沟通电网直接连到整流桥和滤波电路上，在半个周期内，只要输入电压的峰值时刻才有输入电流，导致电源的输入功率因数很低(大约为0.6)。并且，该电流含有很多电流谐波重量，会对电网发生谐波“污染”。 开关电源的EMC规划
发生电磁搅扰有3个必要条件：搅扰源、传输介质、灵敏设备，EMC规划的意图便是损坏这3个条件中的一个。针关于此，首要采纳的办法有：电路办法、EMI滤波、屏蔽、印制电路板抗搅扰规划等。
1 下降开关损耗和开关噪声的软开关技能
软开关是在硬开关根底上发展起来的一种依据谐振技能或运用操控技能完成的在零电压/电流状态下的先进开关技能。
软开关的完成办法是：在原电路中添加小电感、电容等谐振元件，在开关进程前后引进谐振，消除电压、电流的堆叠。图2给出了一种运用软开关技能的根本开关单元。
图2 降压斩波器中的根本开关单元
2 减小搅扰源搅扰能量的缓冲电路
在开关操控电源的输入部分参加缓冲电路(见图3)，其由线性阻抗安稳网络组成，用于消除电力线搅扰、电快速瞬变、电涌、电压凹凸改变和电力线谐波等潜在的搅扰。缓冲电路器材参数为D1为MUR460，R1=500Ω，C=6nF，L=36mH，R=150Ω。
图3 缓冲电路
3 堵截搅扰噪声传达途径的EMI滤波
在开关电源输入和输出电路中加装EMI滤波器，是按捺传导发射的一个很有用办法。其参数首要有：放电电阻、插入损耗、Cx电容、Cy电容和电感值。其间，插入损耗是滤波器功能的一个要害参数。在考虑机械功能、环境、本钱等前提下，应该尽量使插入损耗大一些。用共模、差模搅扰的丈量结果与规范限值，加上恰当的裕量可得到滤波器的插入损耗IL。
图4是220V/50Hz沟通输入的开关电源沟通侧EMI滤波器的电路。Cy=3300PF，L1、L2=0.7mH，它们构成共模滤波电路，按捺0.5～30MHz的共模搅扰信号。Cx=0.1μF，L3、L4=200～500μH，选用金属粉压磁芯，与L1/L2、Cx构成L-N端口间低通滤波器，用于按捺电源线上存在的0.15～ 0.5MHz差模搅扰信号。R用于消除或许在滤波器中呈现的静电积累。
图4 开关电源沟通侧EMI滤波器电路
图5是开关电源的直流输出侧滤波电路，它由共模扼流圈L1、L2，扼流圈L3和%&&&&&%C1、C2组成。为了避免磁芯在较大的磁场强度下饱满而使扼流圈失掉效果，磁芯有必要选用高频特性好且饱满磁场强度大的恒μ磁芯。
图5 支流侧滤波电路
4 用屏蔽来按捺辐射及感应搅扰
开关电源搅扰频谱会集在30MHz以下的频段，直径r<λ/2π,首要是近场性质的电磁场，且属低阻抗场。可用导电杰出的资料对电场屏蔽，而用导磁率高的资料对磁场屏蔽。此外，还要对变压器、电感器、功率器材等采纳有用的屏蔽办法。屏蔽外壳上的通风孔最好为圆形，在满意通风的条件下，孔的数量能够多，每个孔的尺度要尽或许小。接缝处要焊接，以确保电磁的连续性。屏蔽外壳的引进、引出线处要采纳滤波办法。关于电场屏蔽，屏蔽外壳必定要接地。关于磁场屏蔽，屏蔽外壳不需接地。
5 合理的PCB布局及布线
灵敏线路首要是指操控电路和直接与搅扰丈量设备相连的线路。要下降搅扰水平，最简略的办法便是增大搅扰源与灵敏线路的距离。但因为受电源尺度的约束，单纯的增大距离并非解决问题的最佳途径，更为合理的办法是依据搅扰电场的散布状况将灵敏线路放在搅扰较弱的当地。PCB抗搅扰布局规划流程如图6所示。
图6 PCB抗搅扰布局规划流程
