浅谈高频开关电源电磁兼容设计new

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1、Experien~s：Exchange经验交流浅谈高频开关电源电磁兼容设计李同丽(天津铁路信号工厂，天津300300)摘要：分析高频开关电源电磁骚扰的机理，提出相应的抑制措施，并讨论了开关电源的电磁兼容设计需要注意的问题。关键词：高频开关电源电磁兼容电磁骚扰传导骚扰辐射骚扰Abstract：Thepaperanalyzesthemechanismofelectromagneticinterferenceinhigh-frequencyswitchpowersupplyandpresentsthesuppressingmethods，aswellas

2、discussessomeproblemsneedinga~entioninelectromagneticcompatibilitydesign．Keywords：High—frequencyswitchpowersupply，Electromagneticcompatibility，Electromagneticinterference，Conductedinterference，andRadiatedinterference随着高频开关电源技术的不断完善和日趋成熟，其在铁路信号供电系统中的应用也在迅速增加。与此同时，高频开关电源自身存在的电磁骚

3、扰(EMI)问题如果处理不好，不仅容易对电网造成污染，直Q接影响其他用电设备的正常工作，而且传人空间也a输入整流及PFC主电路易形成电磁污染，由此产生了高频开关电源的电磁兼容(EMC)问题。本文重点对铁路信号电源屏使用的1200W(24V／50A)高频开关电源模块所存在的电磁骚扰超标问题进行分析，并提出改进措施。高频开关电b全轿逆变及输出整流主电路源产生的电磁骚扰可分为传导骚扰和辐射骚扰两大图1高频开关电源的主拓扑电路原理图类。传导骚扰通过交流电源传播，频率低于30MHz；辐射骚扰通过空间传播，频率在30～1000MHz。磁骚扰的主要骚扰源，具体分

4、析如下。本文将对高频开关电源模块在这两方面的设计、测(1)整流器整流过程产生的高次谐波会沿着电试和改进做具体论述。源线产生传导骚扰和辐射骚扰。(2)开关功率管工作在高频导通和截止的状态，1高频开关电源的电路结构为了降低开关损耗，提高电源功率密度和整体效率，高频开关电源的主拓扑电路原理，如图1开关管的打开和关断的速度越来越快，一般在几微所示。秒，开关管以这样的速度打开和关断，形成了浪涌电压和浪涌电流，会产生高频高压的尖峰谐波，对2高频开关电源电磁骚扰源的分析空间和交流输入线形成电磁骚扰。在图la电路中的整流器、功率管Q-，在图lb(3)高频变压器T-

5、进行功率变换的同时，产生电路中的功率管Q～Q、高频变压器T-、输出整了交变的电磁场，向空间辐射电磁波，形成了辐射流二极管D～D都是高频开关电源工作时产生电骚扰。变压器的分布电感和电容产生振荡，并通过铁路通信信号工程技术(RSCE)2009年l0月，第6卷第5期47ExperiencesExchange经验交流变压器初次级之间的分布电容耦合到交流输入回路，形成传导骚扰。l：：：：(4)在输出电压比较低的情况下，输出整流二：：I：：：_《1血：：’：：‘：极管工作在高频开关状态，也是一种电磁骚扰源。lM“．Il’9l帅删雌由于二极管的引线寄生电感、结电

6、容的存在以及反lyllI啊硼嘲瞳⋯．j1，『II。_『1向恢复电流的影响，使之工作在很高的电压和电流，2／～．：√：，”t’V变化率下，二极管反向恢复的时间越长，则尖峰电：：：-流的影响也越大，骚扰信号就越强，由此产生高频衰减振荡，这是一种差模传导骚扰。图2L线的传导骚扰检测曲线图所有产生的这些电磁信号，通过电源线、信号线、接地线等金属导线传输到外部电源形成传导骚扰。通过导线和器件辐射或通过充当天线的互连线●：．I-I1：．辐射的骚扰信号造成辐射骚扰。hUIil．：”哪删翻4i．：：：j3针对高频开关电源电磁骚扰的电磁兼容设计!f’r。：j；‘⋯!

7、h：、’(1)开关电源入口加电源滤波器，抑制开关电Hz源所产生的高次谐波。图3N线的传导骚扰检测曲线图(2)输入输出电源线上加铁氧体磁环，一方面抑制电源线内的高频共模，另一方面减小通过电源衄线辐射的骚扰能量。(3)电源线尽可能靠近地线，以减小差模辐薰匿一射的环路面积；把输入交流电源线和输出直流电源线分开走线，减小输入输出间的电磁耦合；信0二j二÷二芝二：±号线远离电源线，靠近地线走线，并且走线不要过长，以减小回路的环面积；PCB板上的线条宽度不能突变，拐角采用圆弧过渡，尽量不采用直角或尖角。(4)对芯片和MOS开关管安装去耦电容，其位置尽可能地靠近

8、并联在器件的电源和接地匡蠢墓管脚。(5)由于接地导线存在Ldi／dt，PCB板和机壳o1一一；iil间接地采用铜柱连接，对