开关电源电磁干扰及其抑制技术的分析

袁顺刚，刘玉琦，常志国，曹 亚

（许继电源有限公司，许昌　461000）

目前开关电源被应用于生产生活的各个领域，但是由于电磁干扰问题日益明显，我国必须采取相应措施确保开关电源供电的设备正常运行。而由于一些开关电源具有高度智能化、高度功率以及MCU处理器等，所以导致开关电源内部的场结构与分布复杂，使系统容易导致不稳定的工作状态，进而降低了开关电源的抗干扰性，使电源开关的安全性无法保障，对生产生活领域造成了困扰。因此研究出一套开关电源电磁干扰抑制技术已经成为开关电源使用过程中不可忽略的重要问题。

1　开关电源电磁干扰的产生原因

1.1　二极管反向恢复时间

正向二极管在高频整流回路中导电时产生强大的正向电流，当这些正向电流受反偏电压的阻拦时，会导致PN结中的载流子产生积累，所以当载流子积累一段时间之后，二极管中的正向电流无法正常通过，进而出现反向电流，这样载流子发生快速的反向恢复，线路中会出现巨大的电流变化，电磁干扰由此产生。

1.2　谐波干扰

功率开关中通过的电流较大，比如推护型，正激型以及椅式变换器的电流在负载时会变成矩形，所以它们中含有很多高次谐波电流，而谐波电流会因为零电压开关的控制而减小。这是开关工作时受谐波干扰的主要原因。

1.3　交流输入回路干扰

一些开关属于无工频变压开关，当它们的电源受二极管反向导电过程产生的高频衰减震荡干扰时，开关电源中会产生谐波干扰信号和尖峰干扰信号，这些干扰信号经过开关电源的输入或输出端时，会通过端口向外传播出去，我们称这种干扰为传导干扰，所以会在接口周围的空间产生一些不稳定的磁场和电场，电磁之间相互作用形成辐射变化，我们称之为辐射干扰，是交流输入回路干扰的主要形式。

1.4　其他干扰

在进行开关设计时，元件的相关参数和开关电源的工作原理设计不够准确也是产生开关电源干扰的原因之一。在开关电源有关的电子电力操作系统中，开关电源主要受变压器部分和功率转换部分干扰，其中噪音频谱主要分布在低频部分。大多数情况下，功率变换装置会产生干扰源，而控制模块属于敏感设备，是弱电装置，功率变换装置与控制模块都安装在同一个PCB装置上，所以控制模块容易受到功率变换装置的干扰而无法正常工作。

2　开关电源电磁干扰的抑制技术

根据开关电源电磁干扰的特点，总结出抑制电磁干扰主要从减少电磁干扰源的干扰信号、提高电磁干扰敏感体的抗干扰性能以及截断电磁干扰信号的路径三个方面入手。

2.1　软开关抑制技术

软开关技术与“硬”开关技术是对立的两个概念。软开关技术建立在“硬”开关技术的基础之上。软开关一般利用控制技术或谐振技术，是电流在电流在截断或流通状态下的新型技术。它能有效降低电源开关的噪声和损耗，从而减少电源开关的电磁干扰。软开关比“硬”开关有很多优势，比如“硬”开关电源在开启和关闭的过程时电流和电压出现重叠的状况，并且电流和电压变化幅度较大，过于明显的脉冲会导致噪音产生。而软开关避免了这一现象，软开关内部加入了电感和电容元件，极大程度的减少了电流和电压重叠而产生的脉冲，降低开关中的噪声。

2.2　开关调频技术

开关频率调制是指频率调制信号随瞬时频率偏移的变化，我们在控制开关电源中的电磁干扰时应了解：低频段上产生的电磁干扰可以通过调节谐波点的控制开关，分散低频段上集中的能量，进而降低低频段上的电磁干扰量。通过这样的办法，可以减小开关电源中的电磁干扰。

2.3　有源共模电磁干扰抑制技术

共模干扰也叫接地干扰和不对成干扰，是电流载体与大地之间产生的电磁干扰。有源抑制技术主要通过利用主回路中产生干扰电压波形相反的电压波形来抑制噪声，当电源开关正常工作时，共模干扰中宽频段内的电压波形被有效抑制，这种作用于电磁干扰源上的抑制技术是开关电源电磁干扰最有效的抑制技术之一。

2.4　设计抑制电磁干扰的缓冲电路

对于缓冲电路设计的开关电源能消除电力线中存在的电磁干扰，对于消除与阻抗电涌、瞬变以及电压的高低变化，缓冲电路可以起到重要作用。当电路中的开关元件受外来电压变化时，线性阻抗稳定网络能够抑制共模干扰，主要抑制方式是采用灵敏接地的方法解决共模辐射问题。

3　结束语

综上所述，开关电源中的电磁干扰来源主要是谐波干扰、交流输入回路干扰以及二极管反向恢复时间造成的干扰，所以根据这些干扰源提出抑制干扰的办法主要有软开关抑制技术、开关调频技术、有源共模电磁干扰抑制技术等，多种方式结合能有效衰减开关电源中的电磁干扰，从而保证电气设备的高效运行。

[1]王沈敏，周琪，陈瑛等.开关电源电磁干扰及其抑制技术研究标准[J].中国标准化，2016（24）：22，39.

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