1.開(kāi)關(guān)電源的電磁干擾的發(fā)生與傳輸
電磁干擾傳輸有兩種辦法：一種是傳導傳輸辦法，另一種則是輻射傳輸辦法。傳導傳輸是在干擾源和靈敏設備之間有完整的電路銜接，干擾信號沿著(zhù)銜接電路傳遞到接納器而發(fā)生電磁干擾現象。
輻射傳輸是干擾信號經(jīng)過(guò)介質(zhì)以電磁波的辦法向外傳達的干擾辦法。常見(jiàn)的輻射耦合有三種：1）一個(gè)天線(xiàn)發(fā)射的電磁波被另一個(gè)天線(xiàn)意外地接納，稱(chēng)為天線(xiàn)對天線(xiàn)的耦合；2）空間電磁場(chǎng)經(jīng)導線(xiàn)感應而耦合，稱(chēng)為場(chǎng)對線(xiàn)的耦合。3）兩根平等導線(xiàn)之間的高頻信號彼此感應而構成的耦合，稱(chēng)為線(xiàn)對線(xiàn)的感應耦合。
2.電磁干擾的發(fā)生機理
從被干擾的靈敏設備角度來(lái)說(shuō)，干擾耦合又可分為傳導耦合和輻射耦合兩類(lèi)。
●傳導耦合模型
傳導耦合按其原理可分為電阻性耦合、電容性耦合和電理性耦合三種根本耦合辦法。
●輻射耦合模型
輻射耦合是干擾耦合的另一種辦法，除了從干擾源宣布的有意輻射外，還有大量的無(wú)意輻射。一起，PCB板上的走線(xiàn)無(wú)論是電源線(xiàn)、信號線(xiàn)、時(shí)鐘線(xiàn)、數據線(xiàn)或許操控線(xiàn)等，都能起到天線(xiàn)的效果，即可輻射出干擾波，又可起到接納效果。
3.開(kāi)關(guān)電源的電磁干擾操控技術(shù)
①傳輸通道按捺
●濾波：在規劃和選用濾波器時(shí)應留意頻率特性、耐壓功能、額外電流、阻抗特性、屏蔽和牢靠性。濾波器的裝置正確與否對其插入損耗特性影響很大，只有裝置位置恰當，裝置辦法正確，才能對干擾起到預期的濾波效果。在裝置濾波器時(shí)應考慮裝置位置，輸入輸出側的配線(xiàn)有必要屏蔽阻隔，以及高頻接地和搭接辦法。
●屏蔽：電磁屏蔽按原理可分為電場(chǎng)屏蔽、磁場(chǎng)屏蔽和電磁場(chǎng)屏蔽三種。電場(chǎng)屏蔽包含靜電屏蔽和交變電場(chǎng)屏蔽；磁場(chǎng)屏蔽包含低頻磁場(chǎng)屏蔽和高頻磁場(chǎng)屏蔽。不同類(lèi)型的電磁屏蔽對屏蔽體的要求不同。在實(shí)踐的屏蔽中，電磁屏蔽效能更大程度上依賴(lài)于屏蔽體的結構，即導電的連續性。實(shí)踐的屏蔽體因為制造、安裝、修理、散熱、觀(guān)察及接口銜接要求，其上面一般都開(kāi)有形狀各異、尺度不同的孔縫，這些孔縫關(guān)于屏蔽體的屏蔽效能起著(zhù)重要的影響效果，因而有必要采取辦法來(lái)按捺孔縫的電磁走漏。
●接地：接地有安全接地和信號接地兩種。一起，接地也會(huì )引進(jìn)接地阻抗及地回路干擾。接地技術(shù)包含接地點(diǎn)的挑選、電路組合、接地的規劃和按捺接地干擾辦法的合理運用等。
●搭接：搭接是指導體間低阻抗銜接，只有良好的搭接才能使電路完結其規劃功能，使干擾的各種按捺辦法得以發(fā)揮效果。搭接辦法可分為永久性搭接和半永久性搭接兩種，而搭接類(lèi)型分為直接搭接和直接搭接。
●布線(xiàn)：布線(xiàn)是印刷電路板電磁兼容性規劃的關(guān)鍵，應挑選合理的導線(xiàn)寬度，采取正確的布線(xiàn)策略，如加粗地線(xiàn)，將地線(xiàn)閉組成環(huán)路，削減導線(xiàn)不連續性，選用多層板等。
②空間別離
空間別離是按捺空間輻射打擾和感應耦合打擾的有用辦法，經(jīng)過(guò)加大打擾源和承受器靈敏設備之間的空間距離，使打擾電磁場(chǎng)抵達靈敏設備時(shí)的強度已衰減到低于承受設備靈敏度門(mén)限，然后到達按捺電磁干擾的意圖。由電磁場(chǎng)理論可知，場(chǎng)強在近區感應場(chǎng)中以1/r3的辦法衰減，遠區輻射場(chǎng)的場(chǎng)強散布按1/r辦法減小。因而，為了滿(mǎn)意系統的電磁兼容性要求，盡量將組成系統的各個(gè)設備間的空間距離增大。在設備、系統布線(xiàn)中，限制平行線(xiàn)纜的最小距離，以削減串擾。在PCB規劃中，規則引線(xiàn)條間的最小距離。另外，空間別離也包含在空間有限的情況下，對打擾源輻射方向的方位調整、打擾源電場(chǎng)矢量與磁場(chǎng)矢量的空間取向的操控。
③時(shí)刻別離
當打擾源十分強，不易選用其他辦法牢靠按捺時(shí)，通常選用時(shí)刻分隔的辦法，使有用信號在打擾信號中止發(fā)射的時(shí)刻內傳輸，或許當強打擾信號發(fā)射時(shí)，使易受打擾的靈敏設備短時(shí)封閉，以避免遭受損害。時(shí)刻分隔操控有兩種辦法，一種是主動(dòng)時(shí)刻分隔，適用于有用信號呈現時(shí)刻與干擾信號呈現時(shí)刻有確認先后聯(lián)系的情況；另一種是被迫時(shí)刻分隔，按照干擾信號與有用信號呈現的特征使其間某一信號敏捷封閉，然后到達時(shí)刻上不重合、不掩蓋的操控要求。
④頻譜管理
頻譜的規劃劃分是把各頻段劃分給各種無(wú)線(xiàn)電業(yè)務(wù)，為特定用戶(hù)擬定頻段。擬定國家標準規范是避免干擾以及在某些情況下確保通信系統到達所需通信功能的基礎。這包含無(wú)線(xiàn)電設備的核準程序，無(wú)線(xiàn)電發(fā)射機、接納機和其他設備型號核準所要求的最低功能標準文件。
⑤電氣阻隔
電氣阻隔是避免電路中傳導干擾的牢靠辦法，一起還能使有用信號正常耦合傳輸。常見(jiàn)的電氣阻隔耦合辦法有機械耦合、電磁耦合、光電耦合等。DC/DC變換器是一種運用廣泛的電器阻隔器材，它將一種直流電壓變換成另一種直流電壓，為了避免多個(gè)設備共用一個(gè)電源引起共電源內阻干擾，運用DC/DC變換器單獨對各路供電，以保證電路不受電源中的信號干擾。
一、開(kāi)關(guān)電源發(fā)生干擾的原因
開(kāi)關(guān)電源首先將工頻交流整流為直流，再逆變?yōu)楦哳l，最終經(jīng)過(guò)整流濾波電路輸出，得到安穩的直流電壓，因而自身含有大量的諧波干擾。一起，因為變壓器的漏感和輸出二極管的反向康復電流形成的尖峰，都構成了潛在的電磁干擾。開(kāi)關(guān)電源中的干擾源首要會(huì )集在電壓、電流變化大的元器材上，突出表現在開(kāi)關(guān)管、二極管、高頻變壓器等上。
①開(kāi)關(guān)電路發(fā)生的電磁干擾
開(kāi)關(guān)電路是開(kāi)關(guān)電源的首要干擾源之一。開(kāi)關(guān)電路是開(kāi)關(guān)電源的核心，首要由開(kāi)關(guān)管和高頻變壓器組成。它發(fā)生的du/dt具有較大起伏的脈沖，頻帶較寬且諧波豐厚。這種脈沖干擾發(fā)生的首要原因是：開(kāi)關(guān)管負載為高頻變壓器初級線(xiàn)圈，是理性負載。在開(kāi)關(guān)管導通瞬間，初級線(xiàn)圈發(fā)生很大的涌流，并在初級線(xiàn)圈的兩端呈現較高的浪涌尖峰電壓；在開(kāi)關(guān)管斷開(kāi)瞬間，因為初級線(xiàn)圈的漏磁通，致使一部分能量沒(méi)有從一次線(xiàn)圈傳輸到二次線(xiàn)圈，儲藏在電感中的這部分能量將和集電極電路中的電容、電阻構成帶有尖峰的衰減振動(dòng)，疊加在關(guān)斷電壓上，構成關(guān)斷電壓尖峰。電源電壓中止會(huì )發(fā)生與初級線(xiàn)圈接通時(shí)相同的磁化沖擊電流瞬變，這種瞬變是一種傳導型電磁干擾，既影響變壓器初級，還會(huì )使傳導干擾回來(lái)配電系統，形成電網(wǎng)諧波電磁干擾，然后影響其他設備的安全和經(jīng)濟運轉。
②整流電路發(fā)生的電磁干擾
整流電路中，在輸出整流二極管截止時(shí)有一個(gè)反向電流，它康復到零點(diǎn)的時(shí)刻與結電容等因素有關(guān)。其間，能將反向電流敏捷康復到零的二極管稱(chēng)為硬康復特性二極管，這種二極管在變壓器漏感和其他散布參數的影響下將發(fā)生較強的高頻干擾，其頻率可達幾十MHz。高頻整流回路中的整流二極管正向導通時(shí)有較大的正向電流流過(guò)，在其受反偏電壓而轉向截止時(shí)，因為PN結中有較多的載流子積累，因而在載流子消失之前的一段時(shí)刻里，電流會(huì )反向活動(dòng)，致使載流子消失的反向康復電流急劇削減而發(fā)生很大的電流變化（di/dt）。
③高頻變壓器
高頻變壓器的初級線(xiàn)圈、開(kāi)關(guān)管和濾波電容構成的高頻開(kāi)關(guān)電流環(huán)路可能會(huì )發(fā)生較大的空間輻射，構成輻射干擾。假如電容濾波容量缺乏或高頻特性不好，電容上的高頻阻抗會(huì )使高頻電流以差模辦法傳導到交流電源中構成傳導干擾。需求留意的是，在二極管整流電路發(fā)生的電磁干擾中，整流二極管反向康復電流的di/dt遠比續流二極管反向康復電流的di/dt大得多。作為電磁干擾源來(lái)研究，整流二極管反向康復電流構成的干擾強度大、頻帶寬?？墒?，整流二極管發(fā)生的電壓跳變遠小于功率開(kāi)關(guān)管導通和關(guān)斷時(shí)發(fā)生的電壓跳變。因而，也可不計整流二極管發(fā)生的│dv/dt│影響，把整流電路當成電磁干擾耦合通道的一部分來(lái)研究。
④散布電容引起的干擾
開(kāi)關(guān)電源作業(yè)在高頻狀況，因而其散布電容不可疏忽。一方面，散熱片與開(kāi)關(guān)管集電極間的絕緣片觸摸面積較大，且絕緣片較薄，因而兩者間的散布電容在高頻時(shí)不能疏忽。高頻電流會(huì )經(jīng)過(guò)散布電容流到散熱片上，再流到機殼地，發(fā)生共模干擾；另一方面，脈沖變壓器的初次級之間存在著(zhù)散布電容，可將原邊電壓直接耦合到副邊上，在副邊作直流輸出的兩條電源線(xiàn)上發(fā)生共模干擾。
⑤雜散參數影響耦合通道的特性
在傳導干擾頻段（《30MHz），大都開(kāi)關(guān)電源干擾的耦合通道是能夠用電路網(wǎng)絡(luò )來(lái)描述的?？墒?，開(kāi)關(guān)電源中的任何一個(gè)實(shí)踐元器材，如電阻、電容、電感甚至開(kāi)關(guān)管、二極管都包含有雜散參數，且研究的頻帶愈寬，等值電路的階次愈高。因而，包含各元器材雜散參數和元器材間的耦合在內的開(kāi)關(guān)電源的等效電路將雜亂得多。在高頻時(shí)，雜散參數對耦合通道的特性影響很大，散布電容的存在成為電磁干擾的通道。另外，在開(kāi)關(guān)管功率較大時(shí)，集電極一般都需加上散熱片，散熱片與開(kāi)關(guān)管之間的散布電容在高頻時(shí)不能疏忽，它能構成面向空間的輻射干擾和電源線(xiàn)傳導的共模干擾。
二、開(kāi)關(guān)電源電磁干擾的操控技術(shù)
要處理開(kāi)關(guān)電源的電磁干擾問(wèn)題，可從3個(gè)方面入手：1）減小干擾源發(fā)生的干擾信號；2）堵截干擾信號的傳達途徑；3）增強受干擾體的抗干擾才能。因而，開(kāi)關(guān)電源電磁電磁干擾要操控技術(shù)首要有：電路辦法、EMI濾波、元器材挑選、屏蔽和印制電路板抗干擾規劃等。
①削減開(kāi)關(guān)電源自身的干擾
●軟開(kāi)關(guān)技術(shù)：在原有的硬開(kāi)關(guān)電路中增加電感和電容元件，運用電感和電容的諧振，下降開(kāi)關(guān)過(guò)程中的du/dt和di/dt，使開(kāi)關(guān)器材開(kāi)通時(shí)電壓的下降先于電流的上升，或關(guān)斷時(shí)電流的下降先于電壓的上升，來(lái)消除電壓和電流的重疊。
●開(kāi)關(guān)頻率調制技術(shù)：經(jīng)過(guò)調制開(kāi)關(guān)頻率fc，把會(huì )集在fc及其諧波2fc、3fc…上的能量渙散到它們周?chē)念l帶上，以下降各個(gè)頻點(diǎn)上的EMI幅值。該辦法不能下降干擾總量，但能量被渙散到頻點(diǎn)的基帶上，然后使各個(gè)頻點(diǎn)都不超過(guò)EMI規則的限值。為了到達下降噪聲頻譜峰值的意圖，通常有兩種處理辦法：隨機頻率法和調制頻率法。
●共模干擾的有源按捺技術(shù)：設法從主回路中取出一個(gè)與導致電磁干擾的首要開(kāi)關(guān)電壓波形徹底反相的補償EMI噪聲電壓，并用它去平衡原開(kāi)關(guān)電壓。
●減小電磁干擾的緩沖電路：其由線(xiàn)性阻抗安穩網(wǎng)絡(luò )組成，效果是消除在供電電力線(xiàn)內潛在的干擾，包含電力線(xiàn)干擾、電快速瞬變，電涌，電壓凹凸變化和電力線(xiàn)諧波等。這些干擾對一般穩壓電源來(lái)說(shuō)，影響不是很大，但對高頻開(kāi)關(guān)電源的影響顯著(zhù)。
●濾波：EMI濾波器的首要意圖之一，便是要在150kHz～30MHz的頻段范圍獲得較高的插入損耗，但對頻率為50Hz工頻信號不發(fā)生衰減，使額外電壓、電流順暢經(jīng)過(guò)，一起還有必要滿(mǎn)意必定的尺度要求。任何電源線(xiàn)上的傳導干擾信號，均可用差模和共模信號來(lái)表示。在一般情況下，差模干擾起伏小，頻率低，所形成的干擾較??；共模干擾起伏大，頻率高，還能夠經(jīng)過(guò)導線(xiàn)發(fā)生輻射，所形成的干擾較大。因而，欲削弱傳導干擾，把EMI信號操控在有關(guān)EMC標準規則的極限電平以下，最有用的辦法便是在開(kāi)關(guān)電源輸入和輸出電路中加裝電磁干擾濾波器。
●PCB規劃：PCB抗干擾規劃首要包含PCB布局、布線(xiàn)及接地，其意圖是減小PCB的電磁輻射和PCB上電路之間的串擾。開(kāi)關(guān)電源布局的最佳辦法與其電氣規劃相似。在確認PCB的尺度形狀后，再確認特別元器材（如各種發(fā)生器、晶振等）的位置。最終，根據電路的功能單元，對電路的悉數元器材進(jìn)行布局。
●元器材的挑選：挑選不易發(fā)生噪聲、不易傳導和輻射噪聲的元器材。通常特別值得留意的是，二極管和變壓器等繞組類(lèi)元器材的選用。反向康復電流小、康復時(shí)刻短的快速康復二極管是開(kāi)關(guān)電源高頻整流部分的抱負器材。
②堵截干擾信號的傳達途徑—共模、差模電源線(xiàn)濾波器規劃
電源線(xiàn)干擾能夠運用電源線(xiàn)濾波器濾除。一個(gè)合理有用的開(kāi)關(guān)電源EMI濾波器應該對電源線(xiàn)上差模和共模干擾都有較強的按捺效果。
