高頻開(kāi)關(guān)電源自身存在的電磁煩擾（EMI）問(wèn)題假如處理不好，不只簡(jiǎn)略對(duì)電網(wǎng)構(gòu)成污染，直接影響其他用電設(shè)備的正常作業(yè)，而且傳入空間也易構(gòu)成電磁污染，由此產(chǎn)生了高頻開(kāi)關(guān)電源的電磁兼容（EMC）問(wèn)題。

文章關(guān)鍵對(duì)鐵路信號(hào)電源屏運(yùn)用的1200W（24V/50A）高頻開(kāi)關(guān)電源模塊所存在的電磁煩擾超標(biāo)問(wèn)題進(jìn)行分析，并提出改善辦法。高頻開(kāi)關(guān)電源產(chǎn)生的電磁煩擾可分為傳導(dǎo)煩擾和輻射煩擾兩大類。傳導(dǎo)煩擾經(jīng)過(guò)交流電源傳達(dá)，頻率低于30MHz；輻射煩擾經(jīng)過(guò)空間傳達(dá)，頻率在30～1000MHz。

1高頻開(kāi)關(guān)電源的電路結(jié)構(gòu)

高頻開(kāi)關(guān)電源的主拓?fù)潆娐吩?，如圖1所示。

2高頻開(kāi)關(guān)電源電磁煩擾源的分析

在圖1a電路中的整流器、功率管Q1，在圖1b電路中的功率管Q2～Q5、高頻變壓器T1、輸出整流二極管D1～D2都是高頻開(kāi)關(guān)電源作業(yè)時(shí)產(chǎn)生電磁煩擾的首要煩擾源，詳細(xì)分析如下。

（1）整流器整流進(jìn)程產(chǎn)生的高次諧波會(huì)沿著電源線產(chǎn)生傳導(dǎo)煩擾和輻射煩擾。

（2）開(kāi)關(guān)功率管作業(yè)在高頻導(dǎo)通和截止的狀況，為了下降開(kāi)關(guān)損耗，前進(jìn)電源功率密度和全體功率，開(kāi)關(guān)管的翻開(kāi)和關(guān)斷的速度越來(lái)越快，一般在幾微秒，開(kāi)關(guān)管以這樣的速度翻開(kāi)和關(guān)斷，構(gòu)成了浪涌電壓和浪涌電流，會(huì)產(chǎn)生高頻高壓的尖峰諧波，對(duì)空間和交流輸入線構(gòu)成電磁煩擾。

（3）高頻變壓器T1進(jìn)行功率轉(zhuǎn)換的一起，產(chǎn)生了交變的電磁場(chǎng)，向空間輻射電磁波，構(gòu)成了輻射煩擾。變壓器的分布電感和電容產(chǎn)生振動(dòng)，并經(jīng)過(guò)變壓器初次級(jí)之間的分布電容耦合到交流輸入回路，構(gòu)成傳導(dǎo)煩擾。

（4）在輸出電壓比較低的情況下，輸出整流二極管作業(yè)在高頻開(kāi)關(guān)狀態(tài)，也是一種電磁煩擾源。

由于二極管的引線寄生電感、結(jié)電容的存在以及反向恢復(fù)電流的影響，使之作業(yè)在很高的電壓和電流變化率下，二極管反向恢復(fù)的時(shí)間越長(zhǎng)，則尖峰電流的影響也越大，煩擾信號(hào)就越強(qiáng)，由此產(chǎn)生高頻衰減振動(dòng)，這是一種差模傳導(dǎo)煩擾。

一切產(chǎn)生的這些電磁信號(hào)，經(jīng)過(guò)電源線、信號(hào)線、接地線等金屬導(dǎo)線傳輸?shù)酵獠侩娫礃?gòu)成傳導(dǎo)煩擾。經(jīng)過(guò)導(dǎo)線和器件輻射或經(jīng)過(guò)充當(dāng)天線的互連線輻射的煩擾信號(hào)構(gòu)成輻射煩擾。

3針對(duì)高頻開(kāi)關(guān)電源電磁煩擾的電磁兼容規(guī)劃

（1）開(kāi)關(guān)電源進(jìn)口加電源濾波器，克制開(kāi)關(guān)電源所產(chǎn)生的高次諧波。

（2）輸入輸出電源線上加鐵氧體磁環(huán)，一方面克制電源線內(nèi)的高頻共模，另一方面減小經(jīng)過(guò)電源線輻射的煩擾能量。

（3）電源線盡可能挨近地線，以減小差模輻射的環(huán)路面積；把輸入交流電源線和輸出直流電源線分開(kāi)走線，減小輸入輸出間的電磁耦合；信號(hào)線遠(yuǎn)離電源線，挨近地線走線，而且走線不要過(guò)長(zhǎng)，以減小回路的環(huán)面積；PCB板上的線條寬度不能突變，角落選用圓弧過(guò)渡，盡量不選用直角或尖角。

（4）對(duì)芯片和MOS開(kāi)關(guān)管設(shè)備去耦電容，其方位盡可能地挨近并聯(lián)在器件的電源和接地管腳。

（5）由于接地導(dǎo)線存在Ldi/dt，PCB板和機(jī)殼間接地選用銅柱聯(lián)接，對(duì)不適合用銅柱聯(lián)接的選用較粗的導(dǎo)線，并就近接地。

（6）在開(kāi)關(guān)管以及輸出整流二極管兩端加RC吸收電路，吸收浪涌電壓。

4高頻開(kāi)關(guān)電源電磁煩擾檢驗(yàn)曲線

在3m法電波暗室對(duì)實(shí)驗(yàn)樣機(jī)進(jìn)行檢驗(yàn)，其L、N線的傳導(dǎo)煩擾檢測(cè)曲線如圖2、3所示，輻射煩擾的垂直極化掃描曲線如圖4、5所示。

根據(jù)鐵路客運(yùn)專線標(biāo)準(zhǔn)規(guī)則，傳導(dǎo)煩擾限值和輻射煩擾限值如表1、2所示。

本開(kāi)關(guān)電源 經(jīng)過(guò)了傳導(dǎo)煩擾的檢驗(yàn)，檢驗(yàn)波形如圖2、3所示。輻射煩擾高頻段230～1000MHz也檢驗(yàn)合格，如圖5所示。只是在30～200MHz頻段規(guī)模內(nèi)的垂直極化目標(biāo)超標(biāo)， 超標(biāo)20dB，如圖4所示。

由檢驗(yàn)效果可以看出，經(jīng)過(guò)電磁兼容規(guī)劃在傳導(dǎo)煩擾克制方面取得了杰出效果，在高頻段輻射煩擾的規(guī)劃也達(dá)到了預(yù)期效果，下面還需對(duì)在30～200MHz頻段規(guī)模內(nèi)的輻射煩擾進(jìn)行改善規(guī)劃。

由圖4可以看出，本開(kāi)關(guān)電源存在輻射煩擾超標(biāo)的現(xiàn)象，為了克制電磁煩擾而運(yùn)用鐵氧體元件，價(jià)格便宜，效果明顯。

鐵氧體元件等效電路是電感L和電阻R組成的串聯(lián)電路，L和R都是頻率的函數(shù)。低頻時(shí)，R很小，L起首要效果，電磁煩擾被反射而受到克制；高頻時(shí)，R增大，電磁煩擾被吸收并轉(zhuǎn)換成熱能，使高頻煩擾大大衰減。不同的鐵氧體克制元件，有不同的 克制頻率規(guī)模?？倸w，選擇和設(shè)備鐵氧體元件可參照如下幾條：

（1）鐵氧體的體積越大，克制效果越好；

（2）在體積一守時(shí)，長(zhǎng)而細(xì)的形狀比短而粗的克制效果好；

（3）內(nèi)徑越小克制效果也越好；

（4）橫截面越大，越不易飽滿；

（5）磁導(dǎo)率越高，克制的頻率就越低；

（6）鐵氧體克制元件應(yīng)當(dāng)設(shè)備在挨近煩擾源的當(dāng)?shù)兀?

（7）在輸入、輸出導(dǎo)線上設(shè)備時(shí)，應(yīng)盡量挨近屏蔽殼的進(jìn)、出口處。

根據(jù)上面臨高頻開(kāi)關(guān)電源煩擾源和鐵氧體元件的分析，決定在挨近煩擾源的當(dāng)?shù)靥状胖榕c磁環(huán)。

圖1a中電容C1的接地端套鐵氧體磁珠（φ3.5×φ1.3×3.5），圖1b中整流二極管D1和D2運(yùn)用肖特基二極管，其陽(yáng)極套鐵氧體磁珠（φ3.5×φ1.3×3.5），直流輸出線纜用鐵氧體磁環(huán)（φ13.5×φ7.5×7）繞兩圈且挨近出口處。經(jīng)過(guò)處理后從頭檢驗(yàn)，其掃描曲線如圖6所示。

由此可見(jiàn)，大部分頻段的輻射煩擾已被克制到標(biāo)準(zhǔn)要求以下，但在頻率81、138、165kHz附近處依然超標(biāo)。

根據(jù)對(duì)開(kāi)關(guān)電源電磁煩擾源的分析可知，在圖1b電路中高頻變壓器T1也是一個(gè)煩擾源。為了阻止高頻變壓器產(chǎn)生的煩擾信號(hào)以輻射方法發(fā)射，把變壓器的外殼用屏蔽資料銅箔環(huán)繞一圈構(gòu)成一回路加以屏蔽，以切斷變壓器經(jīng)過(guò)空間耦合構(gòu)成的輻射煩擾傳達(dá)途徑。

而且為了減少因變壓器側(cè)注冊(cè)時(shí)電流瞬間突變產(chǎn)生的di／dt煩擾，在變壓器T1的 側(cè)串進(jìn)1個(gè)電感，以減小器件的注冊(cè)損耗，下降輻射煩擾信號(hào)。經(jīng)過(guò)整改后，輻射煩擾大大下降，再次對(duì)本電源輻射煩擾進(jìn)行檢驗(yàn)，完全達(dá)到了標(biāo)準(zhǔn)要求，其檢驗(yàn)效果如圖7所示。

5隨著高頻開(kāi)關(guān)電源等電子產(chǎn)品電磁兼容重要性的凸現(xiàn)，我們應(yīng)該在產(chǎn)品規(guī)劃初期階段，一起進(jìn)行電磁兼容規(guī)劃，此刻結(jié)構(gòu)和電路計(jì)劃沒(méi)有定型，可選用的方法較多。

假如等到出產(chǎn)階段再去解決，不但給技能和工藝上帶來(lái)很大難度，而且會(huì)構(gòu)成人力、財(cái)力和時(shí)間的極大浪費(fèi)。所以，要走出規(guī)劃修改法的誤區(qū)，正確運(yùn)用系統(tǒng)規(guī)劃法。

與EMI相關(guān)的要素多且復(fù)雜，僅做到上述的幾點(diǎn)辦法是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，還有接地技能、PCB布局走線等都很重要。電磁兼容的規(guī)劃任重而道遠(yuǎn)，我們要不斷進(jìn)行研究探究，使我國(guó)的電子產(chǎn)品電磁兼容水平與世界同步。