开关电源的电磁兼容设计

　　1引言

　　随着电子设备的大量应用，电源在这些设备中的地位越来越重要，而开关电源由于体积小、重量轻、效率高等特点，在电源中占的比重越来越大。开关电源大多工作在高频情况下，在开关器件的导通关断过程中，寄生元件(如寄生电容、寄生电感等)中能量的高频变化产生了大量的电磁干扰(Electromagnetic Interference，EMI)。

　　EMI信号占有很宽的频率范围，又有一定的幅度，经过在电路、空间中的传导和辐射，污染了周围的电磁环境，人们经常遇到在同一电磁环境中存在几台带电子或电气设备同时工作的情况，当其中一台设备如果EMI不好，会产生强烈的骚扰从电源线向外扩展影响同一环境的其他设备的正常工作。这就是我们必须面对的--电磁兼容(Eleclromagnetic Compatibility)性问题。随着近年来各国对电子设备的电磁干扰和电磁兼容性能要求的不断提高，对电磁干扰以及抑制方法的研究已成为开关电源研究中的重点之一。

　　2 EMC基本框架

　　EMI--电磁干扰是一种不希望存在的信号，它对电子设备或系统的正常工作造成有害影响。几乎每一种电子设备都会产生不同程度的电磁干扰信号，这些信号可能以电磁辐射的形式发射出来，也可能通过电缆比如电源线进行传播，同样几乎所有的电子设备对其他设备产生的干扰信号都很敏感。

　　电磁干扰的产生必须具备三个因素：即传导和辐射电磁波的源，电磁波借以发射的传播媒介以及从接收到的信号中深受干扰的接收器。三者只要消除其一电磁干扰就不会发生，所以要想做到电磁兼容性只要设法减弱发射源的信号电平，切断传播路径或者提高受干扰设备的抗干扰能力。

　　在频率划分上：

　　0.15MHZ～30MHz为传导干扰，30MHz以上为辐射干扰，电源辐射干扰频率一般为30MHz～300MHz。

　　EMS--指的是电子设备的抗干扰能力，指电子设备能在预期的电磁干扰环境中正常工作无性能降低或故障。它也分为两个方面：传导敏感度和辐射敏感度。

　　3开关电源中的主要电磁干扰源

　　开关电源中的电磁干扰源主要有开关器件、二极管和非线性无源元件;在开关电源中，印制板布线不当也会引起电磁干扰。

　　3.1 开关电路产生的电确干扰

　　对开关电源来说，开关电路产生的电磁干扰是开关电源的主要干扰源之一。开关电路是开关电源的核心，主要由开关管和高频变压器组成。它产生的dv/dt是具有较大辐值的脉冲，频带较宽且谐波丰富。

　　以单端反激式开关电源为例：

　　1)开关管负载为高频变压器初级线圈，是感性负载。在开关管导通瞬间，初级线圈产生很大的电流，并在初级线圈的两端出现较高的尖峰电压;在开关管断开瞬间，由于初级线圈的漏磁通，致使一部分能量没有从一次线圈传输到二次线圈，储藏在电感中的这部分能量将和MOS管的栅极电路中的电容、电阻形成寄生振荡并叠加在开关电压上，形成开关噪声，这个噪声源一旦传导到输入输出端，就形成了传导干扰。