通信開關電源的EMC全面剖析

　　通信開關電源采用了有源功率因數(shù)校正，雖然控制復雜，但效果與負載無關，提高了功率因數(shù)，使性能更佳。同時，開關電源采用軟開關技術來降低電路 開關功耗，減少噪聲，提高電路的效率及可靠性。但是，軟開關無損吸收電路多利用L，C進行能量轉(zhuǎn)移，利用二極管的單向?qū)щ娦阅軐崿F(xiàn)能量的單向轉(zhuǎn)換，因而， 該諧振電路中的二極管成為電磁干擾的一大干擾源。

　　通信開關電源中，一般利用儲能電感及電容器組成L，C濾波電路，實現(xiàn)對差模及共模干擾信號的濾波，以及交流方波信號轉(zhuǎn)換為平滑的直流信號。由于 電感線圈的分布電容，導致了電感線圈的自諧振頻率降低，從而使大量的高頻干擾信號穿過電感線圈，沿交流電源線或直流輸出線向外傳播。濾波電容器，隨著干擾 信號頻率的上升，由于引線電感的作用，導致電容量及濾波效果不斷下降，直至達到諧振頻率以上時，完全失去電容器的作用而變?yōu)楦行?。不正確地使用濾波電容及 引線過長，也是產(chǎn)生電磁干擾的一個原因。

　　4、 電磁兼容性解決方法

　　(1)解決開關電源內(nèi)部的電磁兼容性

　　減小通信開關電源本身設計時的內(nèi)部干擾：抑制高頻開關變壓器的噪聲，吸收緩沖，降低漏感;在電路設計時PCB的合理布線，盡量不走環(huán)線;干擾比 較重的放在一起，低頻，低壓干擾小的遠離;盡可能減小回路包容的面積;正負導線盡可能接近;增強輸入/輸出濾波電路的設計，改善APFC電路的性能，消除 或者減小二極管的電流快速變化。其中常用的電路是零電壓開關ZVS、零電流開關ZCS和準諧振ZVS/ZCS電路。該技術極大地降低了開關器件所產(chǎn)生的電 磁干擾。利用組合軟開關技術結合的無損耗吸收技術與諧振式零電壓技術、零電流技術的優(yōu)點，解決在電路中因并聯(lián)或串聯(lián)諧振網(wǎng)絡，產(chǎn)生的諧振損耗。對功率開關 管波形整形;模擬與數(shù)字，高壓與低壓等的隔離。

　　(2)消除電磁干擾，提高開關電源的工作性能

　　消除通信開關電源的傳導干擾和輻射干擾傳導干擾主要是由于信號經(jīng)電網(wǎng)傳播，會對其他電子設備產(chǎn)生嚴重干擾，往往引起更嚴重的問題。常用的抑制方 法有：緩沖器法，減少耦合路徑法，減少寄生元件法等。而傳導干擾的極限值，可參考國標中的電磁兼容規(guī)范GB9254-1988， (386833.9-87，GB6833.4-1987，GB6833-1987。

　　在輻射研究中天線是電磁輻射源，在開關電源電路中，主電路中的元器件、連線等都可認為是天線，同時手機電話等的MCU與LCD的數(shù)據(jù)線、地址線 工作頻率高，也是產(chǎn)生輻射干擾的主要干擾源。可以通過增加提高抗干擾能力的器件提高易受外界干擾的小信號電路的抗干擾能力;并綜合考慮各種接地措施，提高 整體的電磁兼容性。

　　開關電源在輸入電路中容易受到共模/差模干擾，此時，可以利用EMI濾波電路抑制此干擾。EMI濾波電路如圖1(a)所示。其中，L1，L2為 共模抑制電感，與C1～C7組成線路低通濾波器：C1，C4，C5用于抑制差模噪聲，這里選用0.33μF的聚丙烯薄膜電容器;C2，C3和C6，C7用 于抑制共模噪聲，因為它們安裝在機殼和端子間，會有漏電電流流向機殼，為防止觸電，這里選用漏電流小，不易擊穿和損壞的云母電容器，容量為3.300 pF和0.1μF;C1～C7耐壓值均選為交流250 V。

　　開關電源對內(nèi)、外的干擾及抗干擾中，共模信號與開關器件的工作方式、散熱器的安裝及整機PCB板與機殼的連接有相當復雜的關系，共模信號在一定 的條件下又可轉(zhuǎn)變成差模信號。其中解決共模干擾除了上述一般的EMI濾波電路，還可按如下電路圖的思想在電路上改進，使開關電源能夠在電路上改進從而提高 性能。圖1(b)為共模/差模干擾濾波器典型電路，圖1(c)為在圖1(b)基礎上變異的共模/差模干擾濾波電路。

　　(3)隔離電源與其他設備間的相互干擾，增強通信開關電源的抗干擾能力。

　　在通信端口及控制端口的小信號電路中，選用具有抗靜電干擾的器件。而單位脈沖干擾的頻譜最寬，容易以共模的方式傳入控制電路內(nèi)，可采用吸收式濾 波器消除，減小共模電感的分布電容、加強輸入電路的共模信號濾波來提高系統(tǒng)的抗擾性能。隔離，屏蔽其他干擾信號的干擾，以及自身對于其他設備的干擾。

　　切斷干擾信號的傳播途徑：電磁屏蔽，用金屬外殼加強屏蔽效果，并進行良好的接地處理(注意大地與系統(tǒng)地不可接在一起)，各控制單元間的大面積接地用接地板屏蔽，同時也可以改善開關電源內(nèi)部工作的穩(wěn)定性。

　　圖：EMI濾波電路