高频开关电源中的电磁干扰与处置方式

靳慧

高频开关电源是电力系统中较为常用的电气设备之一，它的运行稳定与否至关重要。文章首先对高频开关电源电磁干扰的产生机进行简要分析，在此基础上对处置高频开关电源电磁干扰问题有效方式进行论述。期望通过本文的研究能对高频开关电源电磁干扰问题的解决提供帮助。

【关键词】高频开关电源 电磁干扰 处置

1 高频开关电源电磁干扰的产生机理分析

在分析高频开关电源电磁干扰的产生机理之前，需要先对高频开关电源的构成情况进行简单的了解，其构成框架如图1所示。

1.1 电磁干扰的成因

由图1可知，高频开关电源通过整流会将工频交流变为直流，再经过逆变之后，转为高频，最后利用滤波电路完成输出，进而获得相对稳定的直流电压，在电流转换的过程中，存在大量的谐波干扰，不仅如此，变压器的漏电感应和输出二极管的反向恢复电流所形成的尖峰也都存在一定的电磁干扰。在高频开关电源中，电磁干扰源主要集中在电流和电压变化较大的器件当中，如高频变压器、二极管、开关管等等。

1.2 电磁干扰的产生机理

高频开关电源电磁干扰的产生机理与以下器件有关：开关和整流电路、高频变以及分布电容等等。下面就此进行具体分析。

1.2.1 开关电路

对于高频开关电源而言，开关电路是其核心组成部分，同时也是高频开关电源的主要干扰源。常规的开关电路由以下两个部分组成：开关管盒高频变，由开关电路所产生出的du/dt具有脉冲冲击的特性，不但频带宽而且谐波也比较丰富，此类脉冲干扰的形成机理如下：高频变的初级线圈为开关管的负载，这个负载的性质为感性，当开关管导通时，会在初级线圈当中产生出较大的涌流，并在线圈两端呈现出较高的尖峰电压，而开关管断开时，因漏磁通的存在会导致部分能量无法才能够一次线圈传递到二次线圈，这部分能量会存在于电感当中，并与集电极电路中的电容和电阻形成衰减振荡，进而叠加于关断电压之上，在这一前提下，便会形成关断电压尖峰。当电源的电压中断之后，会随之产生出与初级线圈接通时祥通道额雌花冲击电流瞬变，从性质上看，该瞬变可归为传感型电磁干扰的范畴，它的出现不但会对变压器的初级造成影响，而且还会造成传导干扰返回配电系统，进而对整个电网造成谐波干扰，不利于其它电气设备的安全、稳定运行。

1.2.2 整流电路

当整流电路当中的输出整流二级管截止时，会随之出现一个反向电流，为使该电流能够快速恢复到零，通常会使用带有应恢复功能的二极管，该二极管受到变压器漏感的影响会产生出相对较强的高频干扰。

1.2.3 高频变压器

在高频变压器中，初级线圈、滤波电容以及开关管是开关电路的组成部分，这些器件在运行时，会产生出较强的空间辐射，由此会形成符合干扰。

1.2.4 分布电容

由于高频开关电源需要在高频的状态下运行，所以分布电容成为不可或缺的重要因素。因位于散热片和开关管集电极之间的绝缘片较薄，并且接触面积较大，所以在高频状态下，高频电流会经由分布电流流到散热片上，并流到机壳地，由此便会形成共模干扰。

2 处置高频开关电源电磁干扰问题有效方式

对高频开关电源电磁干扰问题的处置方式较多，其中比较有效的方法有以下几种：一是增强本体的抗干扰性能；二是减小干扰信号；三是切断干扰信号的传播渠道。

2.1 减小干扰信号

在减小高频开关电源电磁干扰信号的过程中，可以采用以下方法：

2.1.1 软开关

这是一项较为先进的技术，具体是指在硬开关电路当中，加装电容及电感元件，通过它们所产生的谐振，降低开关中的du/dt，消除电流和电压的重叠现象，同时还可以使开关的损耗随之减小。

2.1.2 频率调制

相关研究结果表明，固定频率的调制脉冲所产生出来的干扰通常会位于低频段上，主要为谐波干扰，通过频率调制可以使噪声的频谱峰值得以降低，常用的方法有两种，一种是随机频率法，另一种调制频率法。由于后者可以很好地抑制开通和关断时所产生的电磁干扰，因此建议采用该方法。

2.1.3 滤波

EMI滤波技术是处置高频开关电源电磁干扰最为常用的技术手段之一。采用该方法对电磁干扰进行处置时，应当对滤波器进行合理地选择，可以结合干扰源的特性及频率范围等参数，进行综合考虑。同时选用的滤波器必须具备耐压能力，可耐受瞬时电压的冲击。

2.2 切断干扰渠道

可以通过共模和差模电源线滤波器来切断电磁干扰信号传播途径，由此能够使高频开关电源的电磁干扰问题得到有效抑制。通过电源线滤波器可以将电源线干扰滤除掉，一个好的滤波器应当能够对共模和差模干扰都起到较强的抑制作用。

2.3 增强抗干扰能力

通过增强高频开关电源的抗干扰能力可以达到抑制电磁干扰的目的，常用的方法有以下几种：

2.3.1 线路屏蔽

可采用电磁屏蔽技术，具体做法是用金属材料将电磁干扰源封闭起来，这样其外部电磁场的强度便会低于允许值，由此可降低电磁干扰。

2.3.2 可靠接地

可采用设备接地或是设備信号接地。

3 结论

综上所述，在电力系统当中，高频开关电源的应用越来越多，起自身所具备的高频特性，使电磁干扰问题随之产生。为此，应当对电磁干扰的产生机理进行分析，并采取合理可行的方法抑制电磁干扰，确保高频开关电源的稳定、可靠运行，使其作用能够得到最大限度地发挥，从而提高电网的运行安全性。在未来一段时期，应当加大对高频开关电源电磁干扰抑制技术的研究力度，除对现有的技术进行改进和完善之外，还应研发一些新的技术，从而进一步解决电磁干扰问题。

参考文献

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[3]董晓宁.高频开关电源中的电磁干扰问题及抑制措施分析[J].中国科技博览，2014：61-61.

作者单位

国网山西省电力公司长治供电公司 山西省长治市 046000