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1、微机开关电源电磁干扰分析及其抑制方法石新军①(武警广州描挥学院广东广州510440)摘要随着微电了技术的迅速发展，设备的小型化和数字化成为技术的发展主流,导致开关电源的应用H趋广泛。文中对计算机系统开关电源产生电磁干扰各种机理做了详细分析,在此基础之上，提岀了相应的抑制措施及需要注意的问题。关键词开关电源;电磁干扰;元器件中图分类号:TN97文献标识码:A文章编号：1009—1033(2007)010004-03电磁兼容性(ElectroMagneticCompatibility,EMC)是指设备或系统在共电磁环境中能正常工作且不对
2、该环境中任何事物构成不能承受的电磁干扰的能力。电磁干扰(EMI)就是电磁兼容不足，是破坏性电磁能从一个电子设备通过辐射或传导传到另一个电子设备的过程。计算机作为一个相当复杂的电子系统，是一个含有多种元器件和许多分系统的数字系统。开关电源与线性稳压电源相比，具有功耗小、效率高、体积小、适量轻、稳压范围宽等特点，目前的计算机系统基本工全部使用开关电源。但开关电源的突出缺点是产生较强的EMIOEMI信号既占有一定的频率范围,又有一定的幅度，经传导和辐射会污染电磁环境，对通信设备和电子仪器造成干扰。如果处理不当，开关电源本身就会变成一个干扰
3、源n'21o实践表明，抑制开关电源的EMI,使之符合EMC有关标准或规范，是解决微机系统电磁兼容问题的关键。I微机开关电源产生干扰的原因计算机开关电源电原理简图和产生干扰的回路及器件如图1所示。下面对干扰来源进行分析。1.1一次整流回路的干扰-•次整流回路中，整流二极管D,-1)4只在脉动电压超过G的充电电压的瞬间，电流才从电源输入端流入。正弦波通过整流器后不再是单一频率的电流，而是变成单向脉动电源，此电流波形分解为一自流分量和一系列频率不同的交流分量的叠加。较高的谐波(特别是高次谐波)会沿着输电线路产牛传导干扰和辐射干扰，一方面
4、将接在其前端电源线工的电流波形发生畸变，另i方血通过电源线产生射频干扰，使接收机等产生噪声。1.2开关回路的干扰变圧器型开关回路是实现变压、变频以及完成输出电压调整的部件，是开关稳压源的核心,主要由开关管和高频变压器组成。它产生的尖峰电压是一种有较大幅度的窄脉冲，其频带较宽而且谐波分量比较丰富。尖峰电压的干扰包括：(1)电磁辐射电源在工作时，开关管T处于高频率通断状态，在由脉冲变压器初级线圈匚，开关管T和滤波器G构成的高频电流环路中，可能会产生较大的空问辐射干扰。如果G的滤波不足，则高频电流还会以差模方式传导到交流电源中去。(2)感
5、性负载引起的浪涌电压。在开关回路中开关管T的负载是脉冲变压器的初级线圈L,，是感性负载，当原来饱和的开关晶体管关断时，变压器的漏电感所产主的反电动势会使开关管的集电极和射极之间出现电压上冲。这是因为开关管从口转换到心时,由于变压器的漏磁通，致使一部分能量没有从-次线圈传输到二次线圈，储藏在漏电感中的这部分能量将和集电极电路中的电容、电阻形①作者简介:石新军(1974-)，男，陕西洛南人，工学硕士，讲师，主要从事信息系统电磁辐射与防护方面研究。42007年第1期(总第45期)JfrLPA-流输出Q成带有尖峰的衰减振荡,叠加在关断电圧工
6、，形成关断电斥尖峰，与集电极的电流变化率成正比,与漏电感量成正比。这种电源电压中断会产生与变压器初级接通时一样的磁化冲击电流瞬变，它是一种传导性电磁干扰,既影响变压器的初级，还会使干扰传导返回配电系统,造成电网谐波电磁干扰,影响其它用电设备的安全。1.3二次整流回路的干扰(1)电磁辐射干扰。电源在工作时,•整流二极管1)5也处于高频通断状态，由脉冲变压器次级线圈L?、整流二极管D和滤波电容c2构成了高频开关电流坏路，可能向空间辐射干扰。如杲电容C?滤波不足，则高频电流将以差模形式混在输出直流电压上,影响负载电路的正常工作。(2)浪涌
7、电流干扰。硅二极管在正向导通时,PN结内的电荷被积累，二极管加反向电压时积累的电荷将消失并产生反向电流。由于二次整流回路中05在开关转换时频率很高，即由导通转变为截止的时间很短，在短时间内要让存储电荷消失就产生反电流的浪涌。山于自流输出线路中的分布电容、分布电感的存在,使因浪涌引起的干扰成为高频衰减振荡。1.4分布电容引起的干扰(1)G的作用。散热片K与开关管T的集电极间虽然有绝缘热片,但由于其接触面较大，绝缘热较薄，因此两者之间的分布电容G在高频时不能忽略。因此高频电流会通过G流到散热片工，再流到机売地，最终流到与机壳地相连的交流
8、电源的保护地线PE中，以产生共模辐射干扰。(2)C(1的作用。脉冲变压器的初、次级之间存在的分布电容Cd,能会将原边高频电压自接藕合到副边工去,在副边用作自流输出的两条电源线工产生同相位的共模干扰。1.5控制回路以及来自电源线及电网的
