高频开关电源中的电磁干扰及抑制分析

高频开关电源中的电磁干扰及抑制分析

罗成业

中国能源建设集团云南火电建设有限公司云南昆明650200

摘要：随着经济社会的发展，电子电气设备在人们生活中得到了较为普遍的应用，在这些设备的使用上，高频开关电源是其中不可缺少的一部分，其能够保证电子电气设备的正常运行与使用，具有体积小、稳定性好等优势，为电子设备的可靠运行提供了重要的保障。但是，电磁干扰会对高频开关电源的稳定性造成影响，需要采取必要的抑制措施。本文从电磁干扰的来源出发，分析了开关电源内部的干扰原因，并提出了相关的抑制措施，有利于高频开关电源发挥其应有的作用。

关键词：高频开关电源；电磁干扰；抑制

随着人们对电子设备的依赖越来越大，开关电源作为电子设备安全、稳定运行不可缺少的重要组成部分，相关人员在开关电源的安装与调试上，要格外注重其与其他电子设备之间的匹配性，保证其在使用时能够保持稳定的状态。但是，当开关电源处于正常的工作状态时，高频容易使得其受到外部其他因素的干扰，尤其是电磁干扰现象，从而使得开关电源的可靠性不足，影响了在整个电力系统中的正常运行。因此，高频开关电源中电磁干扰的抑制具有必要性与现实意义。

1高频开关电源的电磁干扰来源分析

开关电源遭受电磁干扰的影响一般包括了内部干扰与外部干扰两种类型，相关人员在电子高频开关电源的使用上，要注意这两种电磁干扰的分析与预防，提升设备运行的可靠性。

1.1高频开关电源的外部干扰产生原因分析

高频开关电源外部电磁干扰主要是共模与差模，具体来说，主要是以下这些现象产生的。共模干扰主要是当开关电源在使用中噪声的幅度与相位相同，并且在两根信号中同时出现的现象。而差模干扰与共模干扰不同，主要是开关电源中出现的噪声的幅度相同，但是相位正好相反的现象。一般情况下，共模干扰多是在电源传输过程中信号线与大地直接产生的，属于一种非对称干扰的类型，而差模干扰仅仅存在于电源信号线中，是对称干扰的一种重要类型。

1.1.1共模干扰出现的原因

电子设备在运行过程中，输出二极管与功率开关管之间存在着紧密的联系，这使得在开关电源的使用中，需要在电源底板安装相应的散热器来实现散热，是开关电源维护其应有的作用。很多电子线路安装时，需要成功分考虑绝缘因素，一般将绝缘片安装在相应的电子器件中，从而在电子器件、散热器、底板之间可以实现分布电容的形成。由于底板是开关电源的地线，在分布电容的前提下，电磁干扰会通过耦合作用达到电流的输入端，从而使得高频开关电源在运行中出现电磁干扰现象，影响了设备整体运行的可靠性。这种情况下的电磁干扰一般可以通过在绝缘片之间添加屏蔽片的方式来进行控制，从而实现屏蔽片直接接地，屏蔽一部分电磁干扰。

1.1.2产生差模干扰的原因

差模干扰是对称干扰的一种重要形式，为了减弱这种电磁干扰现象，在开关电源的设计中，双绞线的使用需要与偏值电阻设置相协调。另一方面，在电源信号的传输中，尤其是在电源滤波器的设置上，需要充分考虑共模与差模干扰的区域位置，从而提高滤波的科学性与合理性。

1.2开关电源内部干扰产生原因分析

1.2.1由整流滤波元件产生的干扰

整流二极管在电路信号的传输过程中可以起到电能的储存作用，因此，在此过程中，二极管中的导通角会逐步减小，保证了电流在传输过程中的效率，其电流传输中的峰值高，这种传输电流一般是周期性的尖峰电流类型。此种情况下，电流的畸变现象使得灰出现高次谐波的分量现象，从而使得电流在传输过程中受到谐波的干扰，影响了整体电流的传输效率与质量，并使得有些电子设备不能正常运行。

1.2.2开关管及变压器产生的千扰

开关管作为高频开关电源的重要组成部分，是重要的电磁干扰源。具体来说，开关管的工作频率越大，电磁干扰的强度越大，另外，电磁干扰的强度与开关管的电流、电压的切换速度等都有紧密的关系，电磁干扰的强度与这些因素也呈现正向的变化关系。在电子设备运行的过程中，一旦主开关管中的反并联钳位二极管反向恢复特性不明显或者电压尖峰吸收电路参数等存在运行问题等，也同样会引发电磁干扰的问题。

1.2.3分布及寄生参数引起的干扰

开关电源的分布参数是造成电磁干扰现象的重要内因，主要是变压器初次级的电容分布情况、开关电源与散热器之间的散热电容等噪声源。变压器的绕组过程中，制造工艺、结构形式是造成分布电容形成的主要原因，而对于开关电源与散热器之间的分布电容来说，开关管的结构、安装形式等与其有着重要的关系。

2抑制开关电源电磁干扰的措施

2.1功率因数校正(PFC)技术抑制谐波干扰

功率因数校正技术可以实现在电流传输过程中，电流波形与电压波形的同方向、同趋势变化，有效实现了正弦波对电流波形的校正，该种校正方式可以在一定程度上起到抑制谐波的效果，最终达到提高高频开关功率因数的理想效果。

2.2采用软开关技术抑制浪涌电流和电压的干扰

开关电源在启动与断开以后，会间断性地出现浪涌电流、浪涌电压，在一定程度上加剧了电磁干扰的强度。因此，为了缓解此种现象，常常在电路中接入电容等电子元件来进行干扰电流的消除，软开关技术正是这种技术的典型应用，通过在电路中接入小电感、电阻等器件，减弱电磁干扰现象，从而对开关管起到谐振控制的效果，避免了三极管开关过程中电压与电流的重叠现象，减小了开关管运行中能源消耗，使得开关管在运行中可以同时发挥其抑制电磁波的效果。一般情况下，软开关技术主要是用准谐振电路控制、零开关PWM电路等技术进行电磁干扰的控制，在实现能源节约的基础上，也实现了良好的电磁抑制效果。

2.3采用饱和电感抑制整流元件产生的干扰

饱和电感也可以起到良好的电磁抑制效果，具体来说，主要是将饱和电感与整流二极管进行串联，而饱和电感是使用磁性材料制作而成的，从而提升了磁导率。在电子设备的运行过程中，一旦导通从整流二极管中输出，此时饱和电感处于最优的工作状态中，其对于电子设备的运行而言，相当于导线的作用，随着电子设备的运行停止，二极管关断，呈现反向恢复的状态时，饱和电感可以起到对电流控制的作用，在一定程度上实现对电磁干扰的控制。

2.4采用屏蔽技术抑制电磁辐射干扰

屏蔽技术是抑制电磁辐射的重要方式，其可以在电场中使用导电材料进行磁导控制，进而在电场内部进行磁场的屏蔽。由于变压器磁场存在泄露的问题，因此，需要保证变压器初次级可以用最佳的状态实现耦合，从而提高闭合磁环的利用率，进而实现对电磁辐射干扰的控制。对于高频开关电源而言，电力系统中所使用连接线、电源线等都需要采用屏蔽层，并且合理利用磁环等电子元件，使得其可以进行电磁信号的过滤与清除。

一般情况下，屏蔽技术主要包括了静电与电磁屏蔽两种方式，主要是将高频开关电源运行中存在的静电场、电磁场等进行处理与控制，实现电磁信号的屏蔽。

结束语：

高频开关电源电磁干扰的现象较为普遍，出现这种现象的原因是多方面的，需要在实际的工作过程中，进行各个干扰因素的控制与处理，尽量采用有效的抑制措施，实现对电磁干扰的有效控制，提升高频开关电源使用的可靠性与稳定性。

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