電源電磁干擾分析及其抑制

摘要：在介紹反激式開關電源及其性能的基礎上，討論了該電源中的網側諧波及抑制，開關緩沖、光電隔離等問題。

    關鍵詞：噪聲；高次諧波；電磁干擾

引言

功率開關器件的高額開關動作是導致開關電源產生電磁干擾(EMI)的主要原因。開關頻率的提高一方面減小了電源的體積和重量，另一方面也導致了更為嚴重的EMI問題。如何減小產品的EMI，使其順利通過FCC或IEC1000等EMC標準論證測試，已成為目前急須解決的問題。

圖1

1 EMI分析

具體電路如圖1所示。

輸入為交流220V，經功率二極管整流橋變為直流作為反激變換器的輸入，輸出為三組直流：＋5V，15V，12V，另外有一輔助電源5V，用來給光耦PC817供電。控制電路用反饋控制，選用TOPSwicth系列的TOP223Y芯片。

開關電源工作時，其內部的電壓和電流波形都是在非常短的時間內上升和下降的，因此，開關電源本身是一個噪聲發生源。開關電源的干擾按噪聲源種類分為尖峰干擾和諧波干擾兩種。使電源產生的干擾不至于對電子系統和電網造成危害的根本辦法是削弱噪聲發生源，或者切斷電源噪聲和電子系統、電網之間的耦合途徑。

本電路中，交流輸入電壓Ui經功率二極管整流橋變為正弦脈動電壓，經電容C12平滑后變為直流，但電容電流的波形不是正弦波而是脈沖波。如圖2所示。

由圖2中電流波形可知，電流中含有高次諧波。大量電流諧波分量流入電網，造成對電網的諧波污染。另外，由于電流是脈沖波，使電源輸入功率因數降低。

2 EMI的抑制

2.1 高次諧波的抑制

在電路中采用共模扼流圈L11來抑制高次諧波。

對開關電源二根進線而言，存在共模干擾和差模干擾，如圖3（a）及圖3（b）所示。

在差模干擾信號作用下，干擾源產生的電流i，在磁芯中產生方向相反的磁通Φ，磁芯中等于沒有磁通，線圈電感幾乎為零。因此不能抑制差模干擾信號。

    在共模干擾信號作用下，兩線圈產生的磁通方向相同，有相互加強的作用，每一線圈電感值為單獨存在時的兩倍。因此，這種接法的電磁線圈對共模干擾有很強的抑制作用。

電路中在電網與整流橋之間插入一共模扼流圈，該扼流圈對電網頻率的差模網側電流呈現極低的阻抗，因而對電網的壓降極低；而對電源產生的高頻共模噪聲，等效阻抗較高，因而可以得到希望的插入損耗。

    2.2 扼流圈L11與C11組成低通濾波器

扼流圈L11的等效電感為L，以電源端作為輸入，電網方向作為輸出，則電路圖如圖4所示。

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