开关电源电磁干扰EMI机理及新的抑制方法李意林龙凤尹华杰.DOC

开关电源电磁干扰（EMI）机理及新的抑制方法 李意，林龙凤，尹华杰 (华南理工大学电力学院，广东? 广州? 510640） 摘要：开关电源的电磁干扰对电子设备的性能影响很大，因此，各种标准对抑制电源设备电磁干扰的要求已越来越高。对开关电源中电磁干扰的产生机理做了简要的描述，着重总结了几种近年提出的新的抑制电磁干扰的方法，并对其原理、应用做了简单介绍。 关键词：开关电源；电磁干扰；抑制 Mechanism of Electromagnetic Interference (EMI) in Switching Power Supply and Several New Suppression Methods LI Yi, LIN Long-feng, YIN Hua-jie? Abstract:Because the electromagnetic interference (EMI) in the switching power supply has great effects on electronics equipments,the standards and requirements on suppressing EMI in power supply are more and more strict. A brief introduction about the mechanism of EMI in switching power supply is given at first, and then the new EMI suppression methods are overviewed and summarized.? Keywords:Switching power supply; Electromagnetic interference; Suppression 　 中图分类号：TN97? 文献标识码：A? 文章编号：0219－2713(2003)1·2－0015－05 　 1? 引言 ??? 随着电子设备的大量应用，电源在这些设备中的地位越来越重要，而开关变换器由于体积小、重量轻、效率高等特点，在电源中占的比重越来越大。开关电源大多工作在高频情况下，在开关器件的开关过程中，寄生元件（如寄生电容、寄生电感等）中能量的高频变化产生了大量的电磁干扰（Electromagnetic Interference，EMI）。 ??? EMI信号占有很宽的频率范围，又有一定的幅度，经过在电路、空间中的传导和辐射，污染了周围的电磁环境，影响了与其它电子设备的电磁兼容（Electromagnetic Compatibility）性。随着近年来各国对电子设备的电磁干扰和电磁兼容性能要求的不断提高，对电磁干扰以及新的抑制方法的研究已成为开关电源研究中的热点。 ??? 本文对电磁干扰产生、传播的机理进行了简要的介绍，重点总结了几种近年来提出的抑制开关电源电磁干扰产生及传播的新方法。 2? 电磁干扰的产生和传播方式 ??? 开关电源中的电磁干扰分为传导干扰和辐射干扰两种。通常传导干扰比较好分析，可以将电路理论和数学知识结合起来，对电磁干扰中各种元器件的特性进行研究；但对辐射干扰而言，由于电路中存在不同干扰源的综合作用，又涉及到电磁场理论，分析起来比较困难。下面将对这两种干扰的机理作一简要的介绍。 2.1? 传导干扰的产生和传播 ??? 传导干扰可分为共模（Common Mode-CM）干扰和差模（Differential Mode-DM）干扰。由于寄生参数的存在以及开关电源中开关器件的高频开通与关断，使得开关电源在其输入端（即交流电网侧）产生较大的共模干扰和差模干扰。 2.1.1? 共模（CM）干扰 ??? 变换器工作在高频情况时，由于dv/dt很高，激发变压器线圈间、以及开关管与散热片间的寄生电容，从而产生了共模干扰。如图1所示，共模干扰电流从具有高dv/dt的开关管出发流经接地散热片和地线，再由高频LISN网络（由两个50Ω电阻等效）流回输入线路。 图1? 典型开关变换器中共模、差模干扰的传播路径 ??? 根据共模干扰产生的原理，实际应用时常采用以下几种抑制方法： ??? 1）优化电路器件布置，尽量减少寄生、耦合电容。 ??? 2）延缓开关的开通、关断时间。但是这与开关电源高频化的趋势不符。 ??? 3）应用缓冲电路，减缓dv/dt的变化率。 2.2.2? 差模（DM）干扰 ??? 开关变换器中的电流在高频情况下作开关变化，从而在输入、输出的滤波电容上产生很高的di/dt，即在滤波电容的等效电感或阻抗上感应了干扰电压。这时就会产生差模干扰。故选用高质量的滤波电容（等效电感或阻抗很低）