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1.開關(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(dǎo)傳輸辦法，另一種則是輻射傳輸辦法。傳導(dǎo)傳輸是在干擾源和靈敏設(shè)備之間有完整的電路銜接，干擾信號(hào)沿著銜接電路傳遞到接納器而發(fā)生電磁干擾現(xiàn)象。
輻射傳輸是干擾信號(hào)經(jīng)過介質(zhì)以電磁波的辦法向外傳達(dá)的干擾辦法。常見的輻射耦合有三種：1）一個(gè)天線發(fā)射的電磁波被另一個(gè)天線意外地接納，稱為天線對(duì)天線的耦合；2）空間電磁場(chǎng)經(jīng)導(dǎo)線感應(yīng)而耦合，稱為場(chǎng)對(duì)線的耦合。3）兩根平等導(dǎo)線之間的高頻信號(hào)彼此感應(yīng)而構(gòu)成的耦合，稱為線對(duì)線的感應(yīng)耦合。
2.電磁干擾的發(fā)生機(jī)理
從被干擾的靈敏設(shè)備角度來說，干擾耦合又可分為傳導(dǎo)耦合和輻射耦合兩類。
●傳導(dǎo)耦合模型
傳導(dǎo)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，還有大量的無意輻射。一起，PCB板上的走線無論是電源線、信號(hào)線、時(shí)鐘線、數(shù)據(jù)線或許操控線等，都能起到天線的效果，即可輻射出干擾波，又可起到接納效果。
3.開關(guān)電源的電磁干擾操控技術(shù)
①傳輸通道按捺
●濾波：在規(guī)劃和選用濾波器時(shí)應(yīng)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(duì)其插入損耗特性影響很大，只有裝置位置恰當(dāng)，裝置辦法正確，才能對(duì)干擾起到預(yù)期的濾波效果。在裝置濾波器時(shí)應(yīng)考慮裝置位置，輸入輸出側(cè)的配線有必要屏蔽阻隔，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。不同類型的電磁屏蔽對(duì)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于屏蔽體的結(jié)構(gòu)，即導(dǎo)電的連續(xù)性。實(shí)踐的屏蔽體因?yàn)橹圃?、安裝、修理、散熱、觀察及接口銜接要求，其上面一般都開有形狀各異、尺度不同的孔縫，這些孔縫關(guān)于屏蔽體的屏蔽效能起著重要的影響效果，因而有必要采取辦法來按捺孔縫的電磁走漏。
●接地：接地有安全接地和信號(hào)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(guī)劃和按捺接地干擾辦法的合理運(yùn)用等。
●搭接：搭接是指導(dǎo)體間低阻抗銜接，只有良好的搭接才能使電路完結(jié)其規(guī)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，而搭接類型分為直接搭接和直接搭接。
●布線：布線是印刷電路板電磁兼容性規(guī)劃的關(guān)鍵，應(yīng)挑選合理的導(dǎo)線寬度，采取正確的布線策略，如加粗地線，將地線閉組成環(huán)路，削減導(dǎo)線不連續(xù)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(yīng)耦合打擾的有用辦法，經(jīng)過加大打擾源和承受器靈敏設(shè)備之間的空間距離，使打擾電磁場(chǎng)抵達(dá)靈敏設(shè)備時(shí)的強(qiáng)度已衰減到低于承受設(shè)備靈敏度門限，然后到達(dá)按捺電磁干擾的意圖。由電磁場(chǎng)理論可知，場(chǎng)強(qiáng)在近區(qū)感應(yīng)場(chǎng)中以1/r3的辦法衰減，遠(yuǎn)區(qū)輻射場(chǎng)的場(chǎng)強(qiáng)散布按1/r辦法減小。因而，為了滿意系統(tǒng)的電磁兼容性要求，盡量將組成系統(tǒng)的各個(gè)設(shè)備間的空間距離增大。在設(shè)備、系統(tǒng)布線中，限制平行線纜的最小距離，以削減串?dāng)_。在PCB規(guī)劃中，規(guī)則引線條間的最小距離。另外，空間別離也包含在空間有限的情況下，對(duì)打擾源輻射方向的方位調(diào)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(dāng)打擾源十分強(qiáng)，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(hào)在打擾信號(hào)中止發(fā)射的時(shí)刻內(nèi)傳輸，或許當(dāng)強(qiáng)打擾信號(hào)發(fā)射時(shí)，使易受打擾的靈敏設(shè)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(hào)呈現(xiàn)時(shí)刻與干擾信號(hào)呈現(xiàn)時(shí)刻有確認(rèn)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(hào)與有用信號(hào)呈現(xiàn)的特征使其間某一信號(hào)敏捷封閉，然后到達(dá)時(shí)刻上不重合、不掩蓋的操控要求。
④頻譜管理
頻譜的規(guī)劃劃分是把各頻段劃分給各種無線電業(yè)務(wù)，為特定用戶擬定頻段。擬定國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范是避免干擾以及在某些情況下確保通信系統(tǒng)到達(dá)所需通信功能的基礎(chǔ)。這包含無線電設(shè)備的核準(zhǔn)程序，無線電發(fā)射機(jī)、接納機(jī)和其他設(shè)備型號(hào)核準(zhǔn)所要求的最低功能標(biāo)準(zhǔn)文件。
⑤電氣阻隔
電氣阻隔是避免電路中傳導(dǎo)干擾的牢靠辦法，一起還能使有用信號(hào)正常耦合傳輸。常見的電氣阻隔耦合辦法有機(jī)械耦合、電磁耦合、光電耦合等。DC/DC變換器是一種運(yùn)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(shè)備共用一個(gè)電源引起共電源內(nèi)阻干擾，運(yùn)用DC/DC變換器單獨(dú)對(duì)各路供電，以保證電路不受電源中的信號(hào)干擾。
一、開關(guān)電源發(fā)生干擾的原因
開關(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)過整流濾波電路輸出，得到安穩(wěn)的直流電壓，因而自身含有大量的諧波干擾。一起，因?yàn)樽儔浩鞯穆└泻洼敵龆O管的反向康復(fù)電流形成的尖峰，都構(gòu)成了潛在的電磁干擾。開關(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(xiàn)在開關(guān)管、二極管、高頻變壓器等上。
①開關(guān)電路發(fā)生的電磁干擾
開關(guān)電路是開關(guān)電源的首要干擾源之一。開關(guān)電路是開關(guān)電源的核心，首要由開關(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：開關(guān)管負(fù)載為高頻變壓器初級(jí)線圈，是理性負(fù)載。在開關(guān)管導(dǎo)通瞬間，初級(jí)線圈發(fā)生很大的涌流，并在初級(jí)線圈的兩端呈現(xiàn)較高的浪涌尖峰電壓；在開關(guān)管斷開瞬間，因?yàn)槌跫?jí)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(chǔ)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(gòu)成帶有尖峰的衰減振動(dòng)，疊加在關(guān)斷電壓上，構(gòu)成關(guān)斷電壓尖峰。電源電壓中止會(huì)發(fā)生與初級(jí)線圈接通時(shí)相同的磁化沖擊電流瞬變，這種瞬變是一種傳導(dǎo)型電磁干擾，既影響變壓器初級(jí)，還會(huì)使傳導(dǎo)干擾回來配電系統(tǒng)，形成電網(wǎng)諧波電磁干擾，然后影響其他設(shè)備的安全和經(jīng)濟(jì)運(yùn)轉(zhuǎn)。
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(fù)到零點(diǎn)的時(shí)刻與結(jié)電容等因素有關(guān)。其間，能將反向電流敏捷康復(fù)到零的二極管稱為硬康復(fù)特性二極管，這種二極管在變壓器漏感和其他散布參數(shù)的影響下將發(fā)生較強(qiáng)的高頻干擾，其頻率可達(dá)幾十MHz。高頻整流回路中的整流二極管正向?qū)〞r(shí)有較大的正向電流流過，在其受反偏電壓而轉(zhuǎn)向截止時(shí)，因?yàn)镻N結(jié)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(fù)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(jí)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(huì)發(fā)生較大的空間輻射，構(gòu)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(dǎo)到交流電源中構(gòu)成傳導(dǎo)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(fù)電流的di/dt遠(yuǎn)比續(xù)流二極管反向康復(fù)電流的di/dt大得多。作為電磁干擾源來研究，整流二極管反向康復(fù)電流構(gòu)成的干擾強(qiáng)度大、頻帶寬?？墒牵鞫O管發(fā)生的電壓跳變遠(yuǎn)小于功率開關(guān)管導(dǎo)通和關(guān)斷時(shí)發(fā)生的電壓跳變。因而，也可不計(jì)整流二極管發(fā)生的│dv/dt│影響，把整流電路當(dāng)成電磁干擾耦合通道的一部分來研究。
④散布電容引起的干擾
開關(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)過散布電容流到散熱片上，再流到機(jī)殼地，發(fā)生共模干擾；另一方面，脈沖變壓器的初次級(jí)之間存在著散布電容，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上發(fā)生共模干擾。
⑤雜散參數(shù)影響耦合通道的特性
在傳導(dǎo)干擾頻段（《30MHz），大都開關(guān)電源干擾的耦合通道是能夠用電路網(wǎng)絡(luò)來描述的?？墒?，開關(guān)電源中的任何一個(gè)實(shí)踐元器材，如電阻、電容、電感甚至開關(guān)管、二極管都包含有雜散參數(shù)，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(shù)和元器材間的耦合在內(nèi)的開關(guān)電源的等效電路將雜亂得多。在高頻時(shí)，雜散參數(shù)對(duì)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，散熱片與開關(guān)管之間的散布電容在高頻時(shí)不能疏忽，它能構(gòu)成面向空間的輻射干擾和電源線傳導(dǎo)的共模干擾。
二、開關(guān)電源電磁干擾的操控技術(shù)
要處理開關(guān)電源的電磁干擾問題，可從3個(gè)方面入手：1）減小干擾源發(fā)生的干擾信號(hào)；2）堵截干擾信號(hào)的傳達(dá)途徑；3）增強(qiáng)受干擾體的抗干擾才能。因而，開關(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(guī)劃等。
①削減開關(guān)電源自身的干擾
●軟開關(guān)技術(shù)：在原有的硬開關(guān)電路中增加電感和電容元件，運(yùn)用電感和電容的諧振，下降開關(guān)過程中的du/dt和di/dt，使開關(guān)器材開通時(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，來消除電壓和電流的重疊。
●開關(guān)頻率調(diào)制技術(shù)：經(jīng)過調(diào)制開關(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圍的頻帶上，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EMI規(guī)則的限值。為了到達(dá)下降噪聲頻譜峰值的意圖，通常有兩種處理辦法：隨機(jī)頻率法和調(diào)制頻率法。
●共模干擾的有源按捺技術(shù)：設(shè)法從主回路中取出一個(gè)與導(dǎo)致電磁干擾的首要開關(guān)電壓波形徹底反相的補(bǔ)償EMI噪聲電壓，并用它去平衡原開關(guān)電壓。
●減小電磁干擾的緩沖電路：其由線性阻抗安穩(wěn)網(wǎng)絡(luò)組成，效果是消除在供電電力線內(nèi)潛在的干擾，包含電力線干擾、電快速瞬變，電涌，電壓凹凸變化和電力線諧波等。這些干擾對(duì)一般穩(wěn)壓電源來說，影響不是很大，但對(duì)高頻開關(guān)電源的影響顯著。
●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(duì)頻率為50Hz工頻信號(hào)不發(fā)生衰減，使額外電壓、電流順暢經(jīng)過，一起還有必要滿意必定的尺度要求。任何電源線上的傳導(dǎo)干擾信號(hào)，均可用差模和共模信號(hào)來表示。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)過導(dǎo)線發(fā)生輻射，所形成的干擾較大。因而，欲削弱傳導(dǎo)干擾，把EMI信號(hào)操控在有關(guān)EMC標(biāo)準(zhǔn)規(guī)則的極限電平以下，最有用的辦法便是在開關(guān)電源輸入和輸出電路中加裝電磁干擾濾波器。
●PCB規(guī)劃：PCB抗干擾規(guī)劃首要包含PCB布局、布線及接地，其意圖是減小PCB的電磁輻射和PCB上電路之間的串?dāng)_。開關(guān)電源布局的最佳辦法與其電氣規(guī)劃相似。在確認(rèn)PCB的尺度形狀后，再確認(rèn)特別元器材（如各種發(fā)生器、晶振等）的位置。最終，根據(jù)電路的功能單元，對(duì)電路的悉數(shù)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(dǎo)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元器材的選用。反向康復(fù)電流小、康復(fù)時(shí)刻短的快速康復(fù)二極管是開關(guān)電源高頻整流部分的抱負(fù)器材。
②堵截干擾信號(hào)的傳達(dá)途徑—共模、差模電源線濾波器規(guī)劃
電源線干擾能夠運(yùn)用電源線濾波器濾除。一個(gè)合理有用的開關(guān)電源EMI濾波器應(yīng)該對(duì)電源線上差模和共模干擾都有較強(qiáng)的按捺效果。
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