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TOPSwitchⅡ系列開關電源的電磁兼容性設計
作者Email: SHUJUN.WANG@MT.COM
摘 要： 系統地分析了TOPSwitchⅡ系列開關電源產生噪聲的主要原因及產生噪聲的回路和部件，給出了相應的抗干擾措施，從而提高了開關電源的電磁兼容性。
關鍵詞： 開關電源 噪聲 電磁兼容性
TOPSwitchⅡ開關電源具有單片集成化、外圍電路簡單、效率高的優點，在大多數的電子設備中得到了廣泛的應用。然而，開關電源自身產生的各種噪聲卻形成了一個很強的電磁干擾源。這些干擾隨著開關頻率的提高、輸出功率的增大而明顯地增強，對電子設備的正常運行構成了潛在的威脅；同時，一些國家對此也有嚴格的指標，不能滿足者將被拒之門外。本文以美國PI公司TOPSwitchⅡ系列為例，介紹開關電源的電磁干擾及其抑制。
1 開關電源產生噪聲的原因
開關電源工作在高頻、高壓、大電流開關狀態，并以開和關的時間比來控制輸出電壓的高低。TOPSwitchⅡ系列器件工作頻率為100kHz，電源線路內的dv/dt很大，產生的各種噪聲通過電源線以共�；虿钅７绞较蛲鈧鲗В瑫r還向周圍空間輻射噪聲。圖1給出了一種典型TOPSwitchⅡ系列的開關電源電路圖，下面以此為例分析其產生噪聲的主要原因。
1.1電源一次側回路的噪聲
在一次整流回路中，整流二極管D1～D4只有在脈動電壓超過C2的充電電壓的瞬間，電流才從電源輸入側流入。所以，一次整流回路產生高次畸變波，如圖1，形成噪聲，這是影響傳導輻射的一個重要指標。此外， 電源在工作時，TOPSwitchⅡ處于高頻率通斷狀態，在由脈沖變壓器初級線圈L1、TOPSwitchⅡ和濾波器C2構成的高頻電流環路中，如果布局、布線不合適，造成環路面積過大，可能會產生較大的空間輻射噪聲。如圖2（A），為初級電流Ipri的波形，其基波為開關頻率，諧波即為干擾波形。
1.2 電源二次側回路的噪聲
電源在工作時，整流二極管D7也處于高頻通斷狀態，由脈沖變壓器次級線圈L2、整流二極管D7和濾波電容C6構成了高頻開關電流環路，如果布局、布線不合適，造成環路面積過大，可能向空間輻射噪聲。同時，硅二極管在正向導通時ＰＮ結內的電荷被積累，二極管加反向電壓時積累的電荷將消失并產生反向電流。由于二次整流回路中D7在開關轉換時頻率很高，即由導通轉變為截止的時間很短，在短時間內要讓存儲電荷消失就產生反電流的浪涌。由于直流輸出線路中的分布電容、分布電感的存在，使因浪涌引起的干擾成為高頻衰減振蕩。如圖2(C)所示，Vd波形具有電壓變化率高、上升沿和下降沿陡峭的特點。其峰值電壓由變壓器和輸出整流管的分布電容所決定。振鈴干擾波形的頻率變化是20-30MHZ。
1.3脈沖變壓器的噪聲
脈沖變壓器是開關電源中進行能量儲存與傳輸的重要部件，其性能的優劣，不僅對電源效率有較大的影響，而且直接關系到電源電磁兼容性（EMC） 。對EMC而言，要求脈沖變壓器漏感小、繞組本身的分布電容及各繞組之間的耦合電容要小。
2.開關電源的電磁兼容性設計
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