開關電源電磁干擾及其抑制技術的分析

袁順剛，劉玉琦，常志國，曹 亞

（許繼電源有限公司，許昌　461000）

目前開關電源被應用于生產生活的各個領域，但是由于電磁干擾問題日益明顯，我國必須采取相應措施確保開關電源供電的設備正常運行。而由于一些開關電源具有高度智能化、高度功率以及MCU處理器等，所以導致開關電源內部的場結構與分布復雜，使系統容易導致不穩定的工作狀態，進而降低了開關電源的抗干擾性，使電源開關的安全性無法保障，對生產生活領域造成了困擾。因此研究出一套開關電源電磁干擾抑制技術已經成為開關電源使用過程中不可忽略的重要問題。

1　開關電源電磁干擾的產生原因

1.1　二極管反向恢復時間

正向二極管在高頻整流回路中導電時產生強大的正向電流，當這些正向電流受反偏電壓的阻攔時，會導致PN結中的載流子產生積累，所以當載流子積累一段時間之后，二極管中的正向電流無法正常通過，進而出現反向電流，這樣載流子發生快速的反向恢復，線路中會出現巨大的電流變化，電磁干擾由此產生。

1.2　諧波干擾

功率開關中通過的電流較大，比如推護型，正激型以及椅式變換器的電流在負載時會變成矩形，所以它們中含有很多高次諧波電流，而諧波電流會因為零電壓開關的控制而減小。這是開關工作時受諧波干擾的主要原因。

1.3　交流輸入回路干擾

一些開關屬于無工頻變壓開關，當它們的電源受二極管反向導電過程產生的高頻衰減震蕩干擾時，開關電源中會產生諧波干擾信號和尖峰干擾信號，這些干擾信號經過開關電源的輸入或輸出端時，會通過端口向外傳播出去，我們稱這種干擾為傳導干擾，所以會在接口周圍的空間產生一些不穩定的磁場和電場，電磁之間相互作用形成輻射變化，我們稱之為輻射干擾，是交流輸入回路干擾的主要形式。

1.4　其他干擾

在進行開關設計時，元件的相關參數和開關電源的工作原理設計不夠準確也是產生開關電源干擾的原因之一。在開關電源有關的電子電力操作系統中，開關電源主要受變壓器部分和功率轉換部分干擾，其中噪音頻譜主要分布在低頻部分。大多數情況下，功率變換裝置會產生干擾源，而控制模塊屬于敏感設備，是弱電裝置，功率變換裝置與控制模塊都安裝在同一個PCB裝置上，所以控制模塊容易受到功率變換裝置的干擾而無法正常工作。

2　開關電源電磁干擾的抑制技術

根據開關電源電磁干擾的特點，總結出抑制電磁干擾主要從減少電磁干擾源的干擾信號、提高電磁干擾敏感體的抗干擾性能以及截斷電磁干擾信號的路徑三個方面入手。

2.1　軟開關抑制技術

軟開關技術與“硬”開關技術是對立的兩個概念。軟開關技術建立在“硬”開關技術的基礎之上。軟開關一般利用控制技術或諧振技術，是電流在電流在截斷或流通狀態下的新型技術。它能有效降低電源開關的噪聲和損耗，從而減少電源開關的電磁干擾。軟開關比“硬”開關有很多優勢，比如“硬”開關電源在開啟和關閉的過程時電流和電壓出現重疊的狀況，并且電流和電壓變化幅度較大，過于明顯的脈沖會導致噪音產生。而軟開關避免了這一現象，軟開關內部加入了電感和電容元件，極大程度的減少了電流和電壓重疊而產生的脈沖，降低開關中的噪聲。

2.2　開關調頻技術

開關頻率調制是指頻率調制信號隨瞬時頻率偏移的變化，我們在控制開關電源中的電磁干擾時應了解：低頻段上產生的電磁干擾可以通過調節諧波點的控制開關，分散低頻段上集中的能量，進而降低低頻段上的電磁干擾量。通過這樣的辦法，可以減小開關電源中的電磁干擾。

2.3　有源共模電磁干擾抑制技術

共模干擾也叫接地干擾和不對成干擾，是電流載體與大地之間產生的電磁干擾。有源抑制技術主要通過利用主回路中產生干擾電壓波形相反的電壓波形來抑制噪聲，當電源開關正常工作時，共模干擾中寬頻段內的電壓波形被有效抑制，這種作用于電磁干擾源上的抑制技術是開關電源電磁干擾最有效的抑制技術之一。

2.4　設計抑制電磁干擾的緩沖電路

對于緩沖電路設計的開關電源能消除電力線中存在的電磁干擾，對于消除與阻抗電涌、瞬變以及電壓的高低變化，緩沖電路可以起到重要作用。當電路中的開關元件受外來電壓變化時，線性阻抗穩定網絡能夠抑制共模干擾，主要抑制方式是采用靈敏接地的方法解決共模輻射問題。

3　結束語

綜上所述，開關電源中的電磁干擾來源主要是諧波干擾、交流輸入回路干擾以及二極管反向恢復時間造成的干擾，所以根據這些干擾源提出抑制干擾的辦法主要有軟開關抑制技術、開關調頻技術、有源共模電磁干擾抑制技術等，多種方式結合能有效衰減開關電源中的電磁干擾，從而保證電氣設備的高效運行。

[1]王沈敏，周琪，陳瑛等.開關電源電磁干擾及其抑制技術研究標準[J].中國標準化，2016（24）：22，39.

[2]閻國健.開關電源的電磁干擾及抑制技術[J].城市建設理論研究（電子版），2013（29）.