電磁兼容的設(shè)計(jì)

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1、1電磁兼容(EMC)設(shè)計(jì)1引言電磁兼容是指在有限的空間、時(shí)間和頻譜范圍內(nèi)，各種電氣設(shè)備共存而不引起性能的下降，它包括電磁騷擾（EMD）和電磁敏感（EMS）兩方面的內(nèi)容。EMD是指電氣產(chǎn)品向外發(fā)出噪聲，EMS則是指電氣產(chǎn)品抵抗外來電磁騷擾的能力。一臺具備良好電磁兼容性能的設(shè)備，應(yīng)該既不受周圍電磁環(huán)境的影響也不對周圍造成電磁騷擾。開關(guān)電源中的功率開關(guān)管在高頻下的通、斷過程產(chǎn)生大幅度的電壓和電流跳變，因而產(chǎn)生強(qiáng)大的電磁騷擾，但騷擾的頻率范圍（<30MHz）是比較低的。多數(shù)小功率開關(guān)電源的幾何尺寸遠(yuǎn)小于30MHz電磁場對應(yīng)的

2、波長（空氣介質(zhì)中約為10m），開關(guān)電源系統(tǒng)研究的電磁騷擾現(xiàn)象屬于似穩(wěn)場的范圍，研究它們的電磁騷擾問題時(shí)，主要考慮的是傳導(dǎo)騷擾。2電磁騷擾討論電磁騷擾一般是從騷擾源的特性，騷擾的耦合信道特性和受擾體的特性三個(gè)方面來進(jìn)行的。2.1開關(guān)電源中的主要電磁騷擾源開關(guān)電源中的電磁騷擾源主要有開關(guān)器件、二極管和非線性無源組件；在開關(guān)電源中，印制板布線不當(dāng)也是引起電磁騷擾的一個(gè)主要因素。2.1.1開關(guān)電路產(chǎn)生的電磁騷擾對開關(guān)電源來說，開關(guān)電路產(chǎn)生的電磁騷擾是開關(guān)電源的主要騷擾源之一。開關(guān)電路是開關(guān)電源的核心，主要由開關(guān)管和高頻變壓器

3、組成。它產(chǎn)生的dv/dt是具有較大輻度的脈沖，頻帶較寬且諧波豐富。這種脈沖騷擾產(chǎn)生的主要原因是1）開關(guān)管負(fù)載為高頻變壓器初級線圈，是感性負(fù)載。在開關(guān)管導(dǎo)通瞬間，初級線圈產(chǎn)生很大的涌流，并在初級線圈的兩端出現(xiàn)較高的浪涌尖峰電壓；在開關(guān)管斷開瞬間，由于初級線圈的漏磁通，致使一部分能量沒有從一次線圈傳輸?shù)蕉尉€圈，儲藏在電感中的這部分能量將和集電極電路中的電容、電阻形成帶有尖峰的衰減振蕩，迭加在關(guān)斷電壓上，形成關(guān)斷電壓尖峰。這種電源電壓中斷會產(chǎn)1EMC/EMI設(shè)計(jì)是電源設(shè)計(jì)中較為艱深的部分,本文引自網(wǎng)上的一篇論文.具體到電

4、路中如何設(shè)計(jì),請參考各回路設(shè)計(jì)章節(jié).生與初級線圈接通時(shí)一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。2）脈沖變壓器初級線圈，開關(guān)管和濾波電容構(gòu)成的高頻開關(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高頻特性不好，電容上的高頻阻抗會使高頻電流以差模方式傳導(dǎo)到交流電源中形成傳導(dǎo)騷擾。2.1.2二極管整流電路產(chǎn)生的電磁騷擾主電路中整流二極管產(chǎn)生的反向恢復(fù)電流的

5、di/dt

6、遠(yuǎn)比續(xù)流二極管反向恢復(fù)電流的

7、di/dt

8、小得多。作為電磁騷擾源來研究，整流二極管反

9、向恢復(fù)電流形成的騷擾強(qiáng)度大，頻帶寬。整流二極管產(chǎn)生的電壓跳變遠(yuǎn)小于電源中的功率開關(guān)管導(dǎo)通和關(guān)斷時(shí)產(chǎn)生的電壓跳變。因此，不計(jì)整流二極管產(chǎn)生的

10、dv/dt

11、和

12、di/dt

13、的影響，而把整流電路當(dāng)成電磁騷擾耦合信道的一部分來研究也是可以的。2.1.3dv/dt與負(fù)載大小的關(guān)系功率開關(guān)管開通和關(guān)斷時(shí)產(chǎn)生的dv/dt是開關(guān)電源的主要騷擾源。經(jīng)理論分析及實(shí)驗(yàn)表明，負(fù)載加大，關(guān)斷產(chǎn)生的

14、dv/dt

15、值加大，而負(fù)載變化對開通的

16、dv/dt

17、影響不大。由于開通和關(guān)斷時(shí)產(chǎn)生的

18、dv/dt

19、不同，從而對外部產(chǎn)生的騷擾脈沖也是不同的。2.2

20、開關(guān)電源電磁噪聲的耦合信道描述開關(guān)電源和系統(tǒng)傳導(dǎo)騷擾的耦合信道有兩種方法：1）將耦合信道分為共模信道和差模信道；2）采用系統(tǒng)函數(shù)來描述騷擾和受擾體之間的耦合信道的特性。本文采用第一種方法進(jìn)行論述。2.2.1共模和差模騷擾信道開關(guān)電源在由電網(wǎng)供電時(shí)，它將從電網(wǎng)取得的電能變換成另一種特性的電能供給負(fù)載。同時(shí)開關(guān)電源又是一噪聲源，通過耦合信道對電網(wǎng)、開關(guān)電源本身和其它設(shè)備產(chǎn)生騷擾，通常多采用共模和差模騷擾加以分析?！肮材ｒ}擾”是指騷擾大小和方向一致，其存在于電源任何一相對大地、或中線對大地間。共模騷擾也稱為縱模騷擾、不對稱

21、騷擾或接地騷擾。是載流體與大地之間的騷擾?！安钅ｒ}擾”是指大小相等，方向相反，其存在于電源相線與中線及相線與相線之間。差模騷擾也稱為常模騷擾、橫模騷擾或?qū)ΨQ騷擾。是載流體之間的騷擾。共模騷擾說明騷擾是由輻射或串?dāng)_耦合到電路中的，而差模騷擾則說明騷擾源于同一條電源電路的。通常這兩種騷擾是同時(shí)存在的，由于線路阻抗的不平衡，兩種騷擾在傳輸中還會相互轉(zhuǎn)化，情況十分復(fù)雜。共模騷擾主要是由

22、dv/dt

23、產(chǎn)生的，

24、di/dt

25、也產(chǎn)生一定的共模騷擾。但是，在低壓大電流的開關(guān)電源中，共模騷擾主要是由

26、dv/dt

27、產(chǎn)生的還是由

28、di/d

29、t

30、產(chǎn)生的，需要進(jìn)一步研究。（你也不知道寫個(gè)毛?。┰陬l率不是很高的情況下，開關(guān)電源的騷擾源、耦合信道和受擾體實(shí)質(zhì)上構(gòu)成一多輸入多輸出的電網(wǎng)絡(luò)，而將其分解為共模和差模騷擾來研究是對上述復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)的一種處理方法，這種處理方法在某種場合還比較合適。但是，將耦合信道分為共模和差模信道具有一定的局限性，雖然能測量出共模分量和差模分量，但共模分量和差模分量是