开关电源的电磁兼容性会产生电磁骚扰?

    开关电源因工作在高电压大电流的开关工作状态下,引起电磁兼容性问题的原因是相当复杂的。从整机的电磁性讲,主要有共阻抗耦合、线间耦合、电场耦合、磁场耦合及电磁波耦合几种。共阻耦合主要是骚扰源与受骚扰体在电气上存在的共同阻抗,通过该阻抗使骚扰信号进入受骚扰体。线间耦合主要是产生骚扰电压及骚扰电流的导线或PCB线因并行布线而产生的相互耦合。电场耦合主要是由于电位差的存在,产生感应电场对受骚扰体产生的场耦合。磁场耦合主要是指在大电流的脉冲电源线附近,产生的低频磁场对骚扰对象产生的耦合。电磁场耦合主要是由于脉动的电压或电流产生的高频电磁波通过空间向外辐射,对相应的受骚扰体产生的耦合。实际上,每一种耦合方式是不能严格区分的,只是侧重点不同而已。

    在开关电源中,主功率开关管在很高的电压下,以高频开关方式工作,开关电压及开关电流均接近方波,从频谱分析知,方波信号含有丰富的高次谐波。该高次谐波的频谱可达方波频率的1000次以上。同时,由于电源变压器的漏电感及分布电容以及主功率开关器件的工作状态非理想,在高频开或关时,常常产生高频高压的尖峰谐波震荡。该谐波震荡产生的高次谐波,通过开关管与散热器间的分布电容传入内部电路或通过散热器及变压器向空间辐射。用于整流及续流的开关二极管,也是产生高频骚扰的一个重要原因。因整流及续流二极管工作在高频开关状态,二极管的引线寄生电感、结电容的存在以及反向恢复电流的影响,使之工作在很高的电压及电流变化率下,且产生高频震荡。整流及续流二极管一般离电源输出线较近,其产生的高频骚扰最容易通过直流输出线传出。开关电源为了提高功率因数,均采用了有源功率因数校正电路。同时,为了提高电路的效率及可靠性,减少功率器件的电应力,大量采用了软开关技术。其中零电压、零电流或零电压/零电流开关技术应用最为广泛。该技术极大的降低了开关器件所产生的电磁骚扰。但是,软开关无损吸收电路多数利用L、C进行能量转移,利用二极管的单向导电性能实现能量的单向转换,因此,该谐振电路中的二极管成为电磁骚扰的一大骚扰源。

    开关电源一般利用储能电感及电容器组成L、C滤波电路,实现对差模及共模骚扰信号的滤波。由于电感线圈的分布电容,导致了电感线圈的自谐振频率降低,从而使大量的高频骚扰信号穿过电感线圈,沿交流电源线或直流输出线向外传播。滤波电容器随着骚扰信号频率的上升,引线电感的作用导致电容量及滤波效果不断的下降,甚至导致电容器参数改变,也是产生电磁骚扰的一个原因。

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