開關電源產生電磁干擾最根本的原因，就是其在工作過程中產生的高di/dt和高dv/dt,它們產生的浪涌電流和尖峰電壓形成了干擾源。

 

　　開關電源的電磁噪聲從噪聲源來說可以分為兩大類。一類是外部噪聲，例如，通過電網傳輸過來的共模和差模噪聲、外部電磁輻射對開關電源控制電路的干擾等。另一類是開關電源自身產生的電磁噪聲，如開關管和整流管的電流尖峰產生的諧波及電磁輻射干擾。

 

　　電源線噪聲是電網中各種用電設備產生的電磁騷擾沿著電源線傳播所造成的。電源線噪聲分為兩大類：共模干擾、差模干擾。共模干擾(Common-modeInterference)定義為任何載流導體與參考地之間的不希望有的電位差;差模干擾(Differential-modeInterference)定義為任何兩個載流導體之間的不希望有的電位差。兩種干擾的等效電路如圖2[1]所示。圖中CP1為變壓器初、次級之間的分布電容，CP2為開關電源與散熱器之間的分布電容(即開關管集電極與地之間的分布電容)。

　　

      開關管V1由導通變?yōu)榻刂範顟B(tài)時，其集電極電壓突升為高電壓，這個電壓會引起共模電流Icm2向CP2充電和共模電流Icm1向CP1充電，分布電容的充電頻率即開關電源的工作頻率。則線路中共模電流總大小為(Icm1+Icm2)。如圖2(b)所示，當V1導通時，差模電流Idm和信號電流IL沿著導線、變壓器初級、開關管組成的回路流通。由等效模型可知，共模干擾電流不通過地線，而通過輸入電源線傳輸。而差模干擾電流通過地線和輸入電源線回路傳輸。所以，我們設置電源線濾波器時要考慮到差模干擾和共模干擾的區(qū)別，在其傳輸途徑上使用差模或共模濾波元件抑制它們的干擾，以達到最好的濾波效果。

 

　　開關電源的輸入普遍采用橋式整流、電容濾波型整流電源。在沒有PFC功能的輸入級，由于整流二極管的非線性和濾波電容的儲能作用，使得二極管的導通角變小，輸入電流i成為一個時間很短、峰值很高的周期性尖峰電流。這種畸變的電流實質上除了包含基波分量以外還含有豐富的高次諧波分量。這些高次諧波分量注入電網，引起嚴重的諧波污染，對電網上其他的電器造成干擾。為了控制開關電源對電網的污染以及實現高功率因數，PFC電路是不可或缺的部分。

　

1.3 開關管及變壓器產生的干擾

　　主開關管是開關電源的核心器件，同時也是干擾源。其工作頻率直接與電磁干擾的強度相關。隨著開關管的工作頻率升高，開關管電壓、電流的切換速度加快，其傳導干擾和輻射干擾也隨之增加。此外，主開關管上反并聯的鉗位二極管的反向恢復特性不好，或者電壓尖峰吸收電路的參數選擇不當也會造成電磁干擾。

 

　　開關電源工作過程中，由初級濾波大電容、高頻變壓器初級線圈和開關管構成了一個高頻電流環(huán)路。該環(huán)路會產生較大的輻射噪聲。開關回路中開關管的負載是高頻變壓器初級線圈，它是一個感性的負載，所以，開關管通斷時在高頻變壓器的初級兩端會出現尖峰噪聲。輕者造成干擾，重者擊穿開關管。主變壓器繞組之間的分布電容和漏感也是引起電磁干擾的重要因素。

　　理想的二極管在承受反向電壓時截止，不會有反向電流通過。而實際二極管正向導通時，PN結內的電荷被積累，當二極管承受反向電壓時，PN結內積累的電荷將釋放并形成一個反向恢復電流，它恢復到零點的時間與結電容等因素有關。反向恢復電流在變壓器漏感和其他分布參數的影響下將產生較強烈的高頻衰減振蕩。因此，輸出整流二極管的反向恢復噪聲也成為開關電源中一個主要的干擾源。可以通過在二極管兩端并聯RC緩沖器，以抑制其反向恢復噪聲。

　　開關電源的分布參數是多數干擾的內在因素，開關電源和散熱器之間的分布電容、變壓器初次級之間的分布電容、原副邊的漏感都是噪聲源。共模干擾就是通過變壓器初、次級之間的分布電容以及開關電源與散熱器之間的分布電容傳輸的。其中變壓器繞組的分布電容與高頻變壓器繞組結構、制造工藝有關。可以通過改進繞制工藝和結構、增加繞組之間的絕緣、采用法拉第屏蔽等方法來減小繞組間的分布電容。而開關電源與散熱器之間的分布電容與開關管的結構以及開關管的安裝方式有關。采用帶有屏蔽的絕緣襯墊可以減小開關管與散熱器之間的分布電容。

　　

 

 

　　電磁兼容的三要素是干擾源、耦合通路和敏感體，抑制以上任何一項都可以減少電磁干擾問題。開關電源工作在高電壓大電流的高頻開關狀態(tài)時，其引起的電磁兼容性問題是比較復雜的。但是，仍符合基本的電磁干擾模型，可以從三要素入手尋求抑制電磁干擾的方法。

　　為了解決輸入電流波形畸變和降低電流諧波含量，開關電源需要使用功率因數校正(PFC)技術。PFC技術使得電流波形跟隨電壓波形，將電流波形校正成近似的正弦波。從而降低了電流諧波含量，改善了橋式整流電容濾波電路的輸入特性，同時也提高了開關電源的功率因數。

 

　　軟開關技術是減小開關器件損耗和改善開關器件電磁兼容特性的重要方法。開關器件開通和關斷時會產生浪涌電流和尖峰電壓，這是開關管產生電磁干擾及開關損耗的主要原因。使用軟開關技術使開關管在零電壓、零電流時進行開關轉換可以有效地抑制電磁干擾。使用緩沖電路吸收開關管或高頻變壓器初級線圈兩端的尖峰電壓也能有效地改善電磁兼容特性。

 

　　輸出整流二極管的反向恢復問題可以通過在輸出整流管上串聯一個飽和電感來抑制，如圖5所示，飽和電感Ls與二極管串聯工作。飽和電感的磁芯是用具有矩形BH曲線的磁性材料制成的。同磁放大器使用的材料一樣，這種磁芯做的電感有很高的磁導率，該種磁芯在BH曲線上擁有一段接近垂直的線性區(qū)并很容易進入飽和。實際使用中，在輸出整流二極管導通時，使飽和電感工作在飽和狀態(tài)下，相當于一段導線;當二極管關斷反向恢復時，使飽和電感工作在電感特性狀態(tài)下，阻礙了反向恢復電流的大幅度變化，從而抑制了它對外部的干擾。

　　

 

磁芯的漏磁通就明顯比E型的小很多。開關電源的連接線，電源線都應該使用具有屏蔽層的導線，盡量防止外部干擾耦合到電路中。或者使用磁珠、磁環(huán)等EMC元件，濾除電源及信號線的高頻干擾，但是，要注意信號頻率不能受到EMC元件的干擾，也就是信號頻率要在濾波器的通帶之內。整個開關電源的外殼也需要有良好的屏蔽特性，接縫處要符合EMC規(guī)定的屏蔽要求。通過上述措施保證開關電源既不受外部電磁環(huán)境的干擾也不會對外部電子設備產生干擾。