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1、微機開關電源電磁干擾分析及其抑制方法石新軍①(武警廣州描揮學院廣東廣州510440)摘要隨著微電了技術的迅速發(fā)展，設備的小型化和數(shù)字化成為技術的發(fā)展主流,導致開關電源的應用H趨廣泛。文中對計算機系統(tǒng)開關電源產生電磁干擾各種機理做了詳細分析,在此基礎之上，提岀了相應的抑制措施及需要注意的問題。關鍵詞開關電源;電磁干擾;元器件中圖分類號:TN97文獻標識碼:A文章編號：1009—1033(2007)010004-03電磁兼容性(ElectroMagneticCompatibility,EMC)是指設備或系統(tǒng)在共電磁環(huán)境中能正常工作且不對
2、該環(huán)境中任何事物構成不能承受的電磁干擾的能力。電磁干擾(EMI)就是電磁兼容不足，是破壞性電磁能從一個電子設備通過輻射或傳導傳到另一個電子設備的過程。計算機作為一個相當復雜的電子系統(tǒng)，是一個含有多種元器件和許多分系統(tǒng)的數(shù)字系統(tǒng)。開關電源與線性穩(wěn)壓電源相比，具有功耗小、效率高、體積小、適量輕、穩(wěn)壓范圍寬等特點，目前的計算機系統(tǒng)基本工全部使用開關電源。但開關電源的突出缺點是產生較強的EMIOEMI信號既占有一定的頻率范圍,又有一定的幅度，經傳導和輻射會污染電磁環(huán)境，對通信設備和電子儀器造成干擾。如果處理不當，開關電源本身就會變成一個干擾
3、源n'21o實踐表明，抑制開關電源的EMI,使之符合EMC有關標準或規(guī)范，是解決微機系統(tǒng)電磁兼容問題的關鍵。I微機開關電源產生干擾的原因計算機開關電源電原理簡圖和產生干擾的回路及器件如圖1所示。下面對干擾來源進行分析。1.1一次整流回路的干擾-?次整流回路中，整流二極管D,-1)4只在脈動電壓超過G的充電電壓的瞬間，電流才從電源輸入端流入。正弦波通過整流器后不再是單一頻率的電流，而是變成單向脈動電源，此電流波形分解為一自流分量和一系列頻率不同的交流分量的疊加。較高的諧波(特別是高次諧波)會沿著輸電線路產牛傳導干擾和輻射干擾，一方面
4、將接在其前端電源線工的電流波形發(fā)生畸變，另i方血通過電源線產生射頻干擾，使接收機等產生噪聲。1.2開關回路的干擾變圧器型開關回路是實現(xiàn)變壓、變頻以及完成輸出電壓調整的部件，是開關穩(wěn)壓源的核心,主要由開關管和高頻變壓器組成。它產生的尖峰電壓是一種有較大幅度的窄脈沖，其頻帶較寬而且諧波分量比較豐富。尖峰電壓的干擾包括：(1)電磁輻射電源在工作時，開關管T處于高頻率通斷狀態(tài)，在由脈沖變壓器初級線圈匚，開關管T和濾波器G構成的高頻電流環(huán)路中，可能會產生較大的空問輻射干擾。如果G的濾波不足，則高頻電流還會以差模方式傳導到交流電源中去。(2)感
5、性負載引起的浪涌電壓。在開關回路中開關管T的負載是脈沖變壓器的初級線圈L,，是感性負載，當原來飽和的開關晶體管關斷時，變壓器的漏電感所產主的反電動勢會使開關管的集電極和射極之間出現(xiàn)電壓上沖。這是因為開關管從口轉換到心時,由于變壓器的漏磁通，致使一部分能量沒有從-次線圈傳輸?shù)蕉尉€圈，儲藏在漏電感中的這部分能量將和集電極電路中的電容、電阻形①作者簡介:石新軍(1974-)，男，陜西洛南人，工學碩士，講師，主要從事信息系統(tǒng)電磁輻射與防護方面研究。42007年第1期(總第45期)JfrLPA-流輸出Q成帶有尖峰的衰減振蕩,疊加在關斷電圧工
6、，形成關斷電斥尖峰，與集電極的電流變化率成正比,與漏電感量成正比。這種電源電壓中斷會產生與變壓器初級接通時一樣的磁化沖擊電流瞬變，它是一種傳導性電磁干擾,既影響變壓器的初級，還會使干擾傳導返回配電系統(tǒng),造成電網諧波電磁干擾,影響其它用電設備的安全。1.3二次整流回路的干擾(1)電磁輻射干擾。電源在工作時,?整流二極管1)5也處于高頻通斷狀態(tài)，由脈沖變壓器次級線圈L?、整流二極管D和濾波電容c2構成了高頻開關電流壞路，可能向空間輻射干擾。如杲電容C?濾波不足，則高頻電流將以差模形式混在輸出直流電壓上,影響負載電路的正常工作。(2)浪涌
7、電流干擾。硅二極管在正向導通時,PN結內的電荷被積累，二極管加反向電壓時積累的電荷將消失并產生反向電流。由于二次整流回路中05在開關轉換時頻率很高，即由導通轉變?yōu)榻刂沟臅r間很短，在短時間內要讓存儲電荷消失就產生反電流的浪涌。山于自流輸出線路中的分布電容、分布電感的存在,使因浪涌引起的干擾成為高頻衰減振蕩。1.4分布電容引起的干擾(1)G的作用。散熱片K與開關管T的集電極間雖然有絕緣熱片,但由于其接觸面較大，絕緣熱較薄，因此兩者之間的分布電容G在高頻時不能忽略。因此高頻電流會通過G流到散熱片工，再流到機売地，最終流到與機殼地相連的交流
8、電源的保護地線PE中，以產生共模輻射干擾。(2)C(1的作用。脈沖變壓器的初、次級之間存在的分布電容Cd,能會將原邊高頻電壓自接藕合到副邊工去,在副邊用作自流輸出的兩條電源線工產生同相位的共模干擾。1.5控制回路以及來自電源線及電網的
