引言

開關電源與線性穩(wěn)壓電源相比，具有功耗小、效率高、體積小、重量輕、穩(wěn)壓范圍寬等許多優(yōu)點，己被廣泛應用于計算機及其外圍設備、通信、自動控制、家用電器等領域。但開關電源的突出缺點是能產(chǎn)生較強的電磁干擾（EMI）。EMI信號既具有很寬的頻率范圍，又有一定的幅度，經(jīng)傳導和輻射后會污染電磁環(huán)境，對通信設備和電子產(chǎn)品造成干擾。如果處理不當，開關電源本身就會變成一個騷擾源。目前，電子產(chǎn)品的電磁兼容性（EMC）日益受到重視，抑制開關電源的EMI，提高電子產(chǎn)品的質(zhì)量，使之符合EMC標準，已成為電子產(chǎn)品設計者越來越關注的問題。本文就高頻開關電源設計中的電磁兼容性問題進行了探討。

1、開關電源的組成及工作原理

1.1、組成

開關電源的組成框圖如圖1所示，它由以下幾個部分組成：

1）主電路包括輸入濾波器、整流與濾波、逆變、輸出整流與濾波；
2）控制與保護電路；
3）檢測與顯示電路除了提供保護電路所需的各種參數(shù)外，還提供各種顯示數(shù)據(jù)；
4）輔助電源。

圖1、開關電源的組成框圖

1.2、開關穩(wěn)壓電源原理

開關穩(wěn)壓電源電路如圖2所示。圖2中的開關K以一定的時間間隔重復地接通和斷開，在K接通時，輸入電源Vin通過K和濾波電路供電給負載RL，當K斷開時，輸入電源Vin便中斷了能量的提供?？梢姡斎腚娫聪蜇撦d提供能量是斷續(xù)的，為使負載能得到連續(xù)的能量提供，開關穩(wěn)壓電源必須要有一套儲能裝置，在開關接通時將一部份能量儲存起來，在開關斷開時，向負載釋放。圖2中，由儲能電感L、濾波電容C2和續(xù)流二極管D組成的電路，就具有這種功能。在AB間的電壓平均值VAB可用式（1）表示。

VAB=Vinton/T=DVin（1）

式中：ton為K導通時間；
T為K工作周期；
D為占空比，D=ton/T。

圖2、開關穩(wěn)壓電源電路原理圖

由式（1）可知，改變D，即可改變VAB。因此，隨著負載及輸入電源電壓的變化調(diào)整D便能使輸出電壓Vo維持不變。這種控制方法稱為時間比率控制（Time Ratio Control，縮寫為TRC）。按TRC原理，它有3種方式：

1）脈沖寬度調(diào)制（Pulse Width Modulation，縮寫為PWM）其開關周期恒定，通過改變脈沖寬度來改變占空比的方式；
2）脈沖頻率調(diào)制（Pulse Frequency Modulation，縮寫為PFM）導通脈沖寬度恒定，通過改變開關工作頻率來改變占空比的方式；
3）混合調(diào)制導通脈沖寬度和開關工作頻率均不固定，彼此都能改變的方式，它是以上二種方式的結(jié)合。

2、開關電源產(chǎn)生電磁干擾的機理

開關電源之所以是一個很強的電磁騷擾源，來源于高頻通斷的開關器件和輸出整流二極管，以及脈沖變壓器及濾波電感等。

2.1、開關管與整流管

開關管、整流管高頻通斷時所產(chǎn)生的dv/dt、di/dt是具有較大輻度的脈沖，頻帶較寬且諧波豐富，是一個很強的騷擾源。

2.2、高頻變壓器

開關管負載為高頻變壓器初級線圈，在開關管導通瞬間，初級線圈產(chǎn)生很大的涌流，并出現(xiàn)較高的浪涌尖峰電壓；在開關管斷開瞬間，由于初級線圈的漏磁通，致使一部分能量沒有傳輸?shù)酱渭壘€圈，而是通過集電極電路中的電容、電阻形成帶有尖峰的衰減振蕩，疊加在關斷電壓上，形成關斷電壓尖峰，產(chǎn)生與初級線圈接通時一樣的磁化沖擊電流瞬變，這個噪聲會傳導到輸入、輸出端，形成傳導騷擾，重者有可能擊穿開關管。

另外，高頻變壓器初級線圈、開關管和濾波電容構(gòu)成的高頻開關電流環(huán)路可能會產(chǎn)生較大的空間輻射，形成輻射騷擾。如果電容濾波容量不足或高頻特性不好，電容上的高頻阻抗會使高頻電流以差模方式傳導到交流電源中形成傳導騷擾。需要注意的是，二極管整流電路產(chǎn)生的電磁騷擾中，整流二極管反向恢復電流的|di/dt|遠比續(xù)流二極管反向恢復電流的|di/dt|大得多。作為電磁騷擾源來研究，整流二極管反向恢復電流形成的騷擾強度大，頻帶寬。但是，整流二極管產(chǎn)生的電壓跳變遠小于功率開關管導通和關斷時產(chǎn)生的電壓跳變。因此，不計整流二極管產(chǎn)生的|dv/dt|和|di/dt|的影響，而把整流電路當成電磁騷擾耦合通道的一部分來研究也是可以的。