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來談談五大開關電源EMI抑制策略
來源： 發(fā)布時間：2019-07-09 點擊量：1204
來談談五大開關電源EMI抑制策略
日前開關電源EMI抑制措施的有不足之處，現(xiàn)有的抑制措施大多從消除干擾源和受擾設備之間的耦合和輻射切斷電磁干擾的傳播途徑出發(fā)，這確是抑制干擾的一種行之有效的辦法，但是很少有人涉及直接控制干擾源，消除干擾，或提高受擾設備的抗擾能力，殊不知后者還有許多發(fā)展的空間。
五大開關電源EMI抑制策略一：
采用交流輸入EMI濾波器
通常干擾電流在導線上傳輸時有兩種方式：共模方式和差模方式。共模干擾是載流體與大地之間的干擾：干擾大小和方向一致，存在于電源任何一相對大地、或中線 對大地間，主要是由du/dt產生的，di/dt也產生一定的共模干擾。而差模干擾是載流體之間的干擾：干擾大小相等、方向相反，存在于電源相線與中線及 相線與相線之間。干擾電流在導線上傳輸時既可以共模方式出現(xiàn)，也可以差模方式出現(xiàn);但共模干擾電流只有變成差模干擾電流后，才能對有用信號構成干擾。
五大開關電源EMI抑制策略二：
利用吸收回路改善開關波形
開關管或 二極管在開通和關斷過程中，由于存在變壓器漏感和線路電感，二極管存儲電容和分布電容，容易在開關管集電極、發(fā)射極兩端和二極管上產生尖峰電壓。通常情況下采用RC/RCD吸收回路，RCD浪涌電壓吸收回路當吸收回路上的電壓超過一定幅度時，各器件迅速導通，從而將浪涌能量泄放掉，同時將浪涌電壓限制在一定的幅度。在開關管集電極和輸出二極管的正極引線上串接 可飽和磁芯線圈或微晶磁珠，材質一般為鈷（Co），當通過正常電流時磁芯飽和，電感量很小。一旦電流要反向流過時，它將產生很大的反電勢，這樣就能有效地 抑制二極管VD的反向浪涌電流
五大開關電源EMI抑制策略三：
利用開關頻率調制技術
頻率控制技術是基于開關干擾的能量主要集中在特定的頻率上，并具有較大的頻譜峰值。如果能將這些能量分散在較寬的頻帶上，則可以達到降低于擾頻譜峰值的目的。通常有兩種處理方法：隨機頻率法和調制頻率法。隨機頻率法是在電路開關間隔中加人一個隨機擾動分量，使開關干擾能量分散在一定范圍的頻帶中。研究表明，開關干擾頻譜由原來離散的尖峰脈沖干擾變成連續(xù)分布干擾，其峰值大大下降。調制頻率法是在鋸齒波中加人調制波（白噪聲），在產生干擾的離散頻段周圍形成邊頻帶，將干擾的離散頻帶調制展開成一個分布頻帶。這樣，干擾能量就分散到這些分布頻段上。在不影響變換器工作特性的情況下，這種控制方法可以很好地抑制開通、關斷時的干擾。
五大開關電源EMI抑制策略四：
采用軟開關技術開關電源的干擾之一是來自功率開關管通/斷時的du/dt，因此，減小功率開關管通/斷的du/dt是抑制開關電源干擾的一項重要措施。而軟開關技術可以減小開關管通/斷的du/dt。如果在開關電路的基礎上增加一個很小的電感、電容等諧振元件就構成輔助網(wǎng)絡。在開關過程前后引人諧振過程，使開關開通前電壓先降為零，這樣就可以消除開通過程中電壓、電流重疊的現(xiàn)象，降低、甚至消除開關損耗和干擾，這種電路稱為軟開關電路。
在開關關斷前使其電流為零，則開關關斷時就不會產生損耗和干擾，這種關斷方式稱為零電流關斷;或在開關開通前使其電壓為 零，則開關開通時也不會產生損耗和干擾，這種開通方式稱為零電壓開通。在很多情況下，不再指出開通或關斷，僅稱零電流開關和零電壓開關。
五大開關電源EMI抑制策略五：
針對高頻變壓器，首先應根據(jù)導磁體屏蔽性質來選擇導磁體結構，如用罐型鐵芯和 El型鐵芯，則導磁體的屏蔽效果很好。變壓器外加屏蔽時，屏蔽盒不應緊貼在變壓器外面，應留有一定的氣隙。如采用有氣隙的多層屏蔽物時，所得的屏蔽效果會 更好。另外，在高頻變壓器中，常常需要消除初、次級線圈間的分布電容，可沿著線圈的全長，在線圈間墊上銅箔制成的開路帶環(huán)，以減小它們之間的禍合，這個開 路帶環(huán)既與變壓器的鐵芯連接，又與開關電源的地連接，起到靜電屏蔽作用。如果條件允許，對整個開關電源加裝屏蔽罩，那樣就會更好地抑制輻射干擾。
隨著開關電源的體積越來越小、功率密度越來越大，EMI控制問題成為開關電源穩(wěn)定性的一個關鍵因素。由上述分析可知，采用EMI濾波技術、屏蔽技術、密封 技術及接地技術等，可以有效地抑制、消除干擾源及受擾設備之間的禍合和輻射，切斷電磁干擾的傳播途徑，從而提高開關電源的電磁兼容性。
日前開關電源EMI抑制措施的有不足之處，現(xiàn)有的抑制措施大多從消除干擾源和受擾設備之間的耦合和輻射切斷電磁干擾的傳播途徑出發(fā)，這確是抑制干擾的一種行之有效的辦法，但是很少有人涉及直接控制干擾源，消除干擾，或提高受擾設備的抗擾能力，殊不知后者還有許多發(fā)展的空間。
五大開關電源EMI抑制策略一：
采用交流輸入EMI濾波器
通常干擾電流在導線上傳輸時有兩種方式：共模方式和差模方式。共模干擾是載流體與大地之間的干擾：干擾大小和方向一致，存在于電源任何一相對大地、或中線 對大地間，主要是由du/dt產生的，di/dt也產生一定的共模干擾。而差模干擾是載流體之間的干擾：干擾大小相等、方向相反，存在于電源相線與中線及 相線與相線之間。干擾電流在導線上傳輸時既可以共模方式出現(xiàn)，也可以差模方式出現(xiàn);但共模干擾電流只有變成差模干擾電流后，才能對有用信號構成干擾。
五大開關電源EMI抑制策略二：
利用吸收回路改善開關波形
開關管或 二極管在開通和關斷過程中，由于存在變壓器漏感和線路電感，二極管存儲電容和分布電容，容易在開關管集電極、發(fā)射極兩端和二極管上產生尖峰電壓。通常情況下采用RC/RCD吸收回路，RCD浪涌電壓吸收回路當吸收回路上的電壓超過一定幅度時，各器件迅速導通，從而將浪涌能量泄放掉，同時將浪涌電壓限制在一定的幅度。在開關管集電極和輸出二極管的正極引線上串接 可飽和磁芯線圈或微晶磁珠，材質一般為鈷（Co），當通過正常電流時磁芯飽和，電感量很小。一旦電流要反向流過時，它將產生很大的反電勢，這樣就能有效地 抑制二極管VD的反向浪涌電流
五大開關電源EMI抑制策略三：
利用開關頻率調制技術
頻率控制技術是基于開關干擾的能量主要集中在特定的頻率上，并具有較大的頻譜峰值。如果能將這些能量分散在較寬的頻帶上，則可以達到降低于擾頻譜峰值的目的。通常有兩種處理方法：隨機頻率法和調制頻率法。隨機頻率法是在電路開關間隔中加人一個隨機擾動分量，使開關干擾能量分散在一定范圍的頻帶中。研究表明，開關干擾頻譜由原來離散的尖峰脈沖干擾變成連續(xù)分布干擾，其峰值大大下降。調制頻率法是在鋸齒波中加人調制波（白噪聲），在產生干擾的離散頻段周圍形成邊頻帶，將干擾的離散頻帶調制展開成一個分布頻帶。這樣，干擾能量就分散到這些分布頻段上。在不影響變換器工作特性的情況下，這種控制方法可以很好地抑制開通、關斷時的干擾。
五大開關電源EMI抑制策略四：
采用軟開關技術開關電源的干擾之一是來自功率開關管通/斷時的du/dt，因此，減小功率開關管通/斷的du/dt是抑制開關電源干擾的一項重要措施。而軟開關技術可以減小開關管通/斷的du/dt。如果在開關電路的基礎上增加一個很小的電感、電容等諧振元件就構成輔助網(wǎng)絡。在開關過程前后引人諧振過程，使開關開通前電壓先降為零，這樣就可以消除開通過程中電壓、電流重疊的現(xiàn)象，降低、甚至消除開關損耗和干擾，這種電路稱為軟開關電路。
在開關關斷前使其電流為零，則開關關斷時就不會產生損耗和干擾，這種關斷方式稱為零電流關斷;或在開關開通前使其電壓為 零，則開關開通時也不會產生損耗和干擾，這種開通方式稱為零電壓開通。在很多情況下，不再指出開通或關斷，僅稱零電流開關和零電壓開關。
五大開關電源EMI抑制策略五：
針對高頻變壓器，首先應根據(jù)導磁體屏蔽性質來選擇導磁體結構，如用罐型鐵芯和 El型鐵芯，則導磁體的屏蔽效果很好。變壓器外加屏蔽時，屏蔽盒不應緊貼在變壓器外面，應留有一定的氣隙。如采用有氣隙的多層屏蔽物時，所得的屏蔽效果會 更好。另外，在高頻變壓器中，常常需要消除初、次級線圈間的分布電容，可沿著線圈的全長，在線圈間墊上銅箔制成的開路帶環(huán)，以減小它們之間的禍合，這個開 路帶環(huán)既與變壓器的鐵芯連接，又與開關電源的地連接，起到靜電屏蔽作用。如果條件允許，對整個開關電源加裝屏蔽罩，那樣就會更好地抑制輻射干擾。
隨著開關電源的體積越來越小、功率密度越來越大，EMI控制問題成為開關電源穩(wěn)定性的一個關鍵因素。由上述分析可知，采用EMI濾波技術、屏蔽技術、密封 技術及接地技術等，可以有效地抑制、消除干擾源及受擾設備之間的禍合和輻射，切斷電磁干擾的傳播途徑，從而提高開關電源的電磁兼容性。
上一條：開關電源布局與開關回路的識別 | 下一條：開關電源的控制環(huán)截止頻率和開關頻率的關系
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