在設(shè)計開關(guān)電源是有哪些抑制電磁干擾的方法？

一、開關(guān)電源

開關(guān)電源不同于線性電源，開關(guān)電源利用的切換晶體管多半是在全開模式(飽和區(qū))及全閉模式(截止區(qū))之間切換，這兩個模式都有低耗散的特點，切換之間的轉(zhuǎn)換會有較高的耗散，但時間很短，因此比較節(jié)省能源，產(chǎn)生廢熱較少。理想上，開關(guān)電源本身是不會消耗電能的。電壓穩(wěn)壓是通過調(diào)整晶體管導(dǎo)通及斷路的時間來達到。相反的，線性電源在產(chǎn)生輸出電壓的過程中，晶體管工作在放大區(qū)，本身也會消耗電能。開關(guān)電源的高轉(zhuǎn)換效率是其一大優(yōu)點，而且因為開關(guān)電源工作頻率高，可以使用小尺寸、輕重量的變壓器，因此開關(guān)電源也會比線性電源的尺寸要小，重量也會比較輕。

若電源的高效率、體積及重量是考慮重點時，開關(guān)電源比線性電源要好。不過開關(guān)電源比較復(fù)雜，內(nèi)部晶體管會頻繁切換，若切換電流尚未加以處理，可能會產(chǎn)生噪聲及電磁干擾影響其他設(shè)備，而且若開關(guān)電源沒有特別設(shè)計，其電源功率因數(shù)可能不高。

開關(guān)電源正在走向大眾化，微型化。開關(guān)電源將逐步取代變壓器在生活中的所有應(yīng)用，低功率微型開關(guān)電源的應(yīng)用要首先體現(xiàn)在數(shù)顯表、智能電表、手機充電器等方面?，F(xiàn)階段國家在大力推廣智能電網(wǎng)建設(shè)，對電能表的要求大幅提高，開關(guān)電源將逐步取代變壓器在電能表上面的應(yīng)用。

二、電磁干擾

電磁干擾EMI(Electromagnetic Interference)，有傳導(dǎo)干擾和輻射干擾兩種。傳導(dǎo)干擾是指通過導(dǎo)電介質(zhì)把一個電網(wǎng)絡(luò)上的信號耦合(干擾)到另一個電網(wǎng)絡(luò)。輻射干擾是指干擾源通過空間把其信號耦合(干擾)到另一個電網(wǎng)絡(luò)。在高速PCB及系統(tǒng)設(shè)計中，高頻信號線、集成電路的引腳、各類接插件等都可能成為具有天線特性的輻射干擾源，能發(fā)射電磁波并影響其他系統(tǒng)或本系統(tǒng)內(nèi)其他子系統(tǒng)的正常工作。

那么EMI標(biāo)準(zhǔn)和EMI檢測是EMI的哪部分呢?理所當(dāng)然是第二層含義，即干擾源，也包括受到干擾之前的電磁能量。

其次是“電磁”。電荷如果靜止，稱為靜電。當(dāng)不同的電荷向一致移動時，便發(fā)生了靜電放電，產(chǎn)生電流，電流周圍產(chǎn)生磁場。如果電流的方向和大小持續(xù)不斷變化就產(chǎn)生了電磁波。

電以各種狀態(tài)存在，我們把這些所有狀態(tài)統(tǒng)稱為電磁。所以EMI標(biāo)準(zhǔn)和EMI檢測是確定所處理的電的狀態(tài)，決定如何檢測，如何評價。

三、在設(shè)計開關(guān)電源是有哪些抑制電磁干擾的方法?

開關(guān)電源存在著共模干擾和差模干擾兩種電磁干擾形式。根據(jù)前面分析的電磁干擾源， 結(jié)合它們的耦合途徑， 可以從EMI 濾波器、吸收電路、接地和屏蔽等幾個方面來抑制干擾， 把電磁干擾衰減到允許限度之內(nèi)。

1、交流輸入EMI 濾波器

濾波是一種抑制傳導(dǎo)干擾的方法， 在電源輸入端接上濾波器可以抑制來自電網(wǎng)的噪聲對電源本身的侵害， 也可以抑制由開關(guān)電源產(chǎn)生并向電網(wǎng)反饋的干擾。電源濾波器作為抑制電源線傳導(dǎo)干擾的重要單元， 在設(shè)備或系統(tǒng)的電磁兼容設(shè)計中具有極其重要的作用。電源進線端通常采用EMI 濾波器電路，該電路可以有效地抑制交流電源輸入端的低頻差模騷擾和高頻段共模騷擾。在電路中， 跨接在電源兩端的差模電容Cx1、Cx2 用于濾除差模干擾信號， 一般采用陶瓷電容器或聚脂薄膜電容器， 電容值通常取0.1~ 0. 47F。而中間連線接地的共模電容Cy1和Cy2則用來短路共模噪聲電流， 取值范圍通常為C1=C2 # 2 200 pF。抑制電感L1、L2 通常取100~ 130H， 共模扼流圈L 是由兩股等同并且按同方向繞制在一個磁芯上的線圈組成， 通常要求其電感量L#15~ 25 mH。當(dāng)負(fù)載電流渡過共模扼流圈時， 串聯(lián)在火線上的線圈所產(chǎn)生的磁力線和串聯(lián)在零線上線圈所產(chǎn)生的磁力線方向相反， 它們在磁芯中相互抵消。

2、利用吸收電路

開關(guān)電源產(chǎn)生EMI 的主要原因是電壓和電流的急劇變化， 因而需要盡可能地降低電路中電壓和電流的變化率。采取吸收電路能夠抑制EMI，其基本原理就是在開關(guān)關(guān)斷時為其提供旁路， 吸收積蓄在寄生分布參數(shù)中的能量， 從而抑制干擾的發(fā)生。可以在開關(guān)管兩端并聯(lián)RC 吸收電路， 開關(guān)管或二極管在開通和關(guān)斷過程中，管中產(chǎn)生的反向尖峰電流和尖峰電壓， 可以通過緩沖的方法予以克服。緩沖吸收電路可以減少尖峰電壓的幅度和減少電壓波形的變化率， 這對于半導(dǎo)體器件使用的安全性非常有好處。與此同時， 緩沖吸收電路還降低了射頻輻射的頻譜成份， 有益于降低射頻輻射的能量。箝位電路主要用來防止半導(dǎo)體器件和電容器被擊穿的危險。兼顧箝位電路保護作用和開關(guān)電源的效率要求，TVS 管的擊穿電壓選擇為初級繞組感應(yīng)電壓的1. 5倍。當(dāng)TVS 上的電壓超過一定幅度時， 器件迅速導(dǎo)通， 從而將浪涌能量泄放掉， 并將浪涌電壓的幅值限制在一定的幅度。