一、引言
電磁兼容性(EMC)是指電子設備或系統在規定的電磁環境電平下不因電磁干擾而降低性能指標,同時它們本身產生的電磁輻射不大于規定的極限電平,不影響其它電子設備或系統的正常運行,并達到設備與設備、系統與系統之間互不干擾、共同可靠地工作的目的。
世界各國都相應制定了自己的EMC標準。比如國際電工委員會的1EC61000及(C1SPR系列標準、歐洲共同體的FN系列標準、美國聯邦通信委的FCC系列標準和我國現行的GT3/T13926系列EMC標準等。隨著國際電磁兼容法規的日益嚴格,產品的電磁兼容性能越來越受到重視。
開關電源作為一種電源設備,其應用越來越廣泛。隨著電力電子器件的不斷更新換代,開關電源的開關頻率及開關速度不斷提高,但開關的快速通斷,引起電壓和電流的快速變化。這些瞬變的電壓和電流,通過電源線路、寄生參數和雜散的電磁場耦合,會產生大量的電磁干擾。
二、開關電源的干擾源分析
開關電源產生的電磁干擾(EMI),按耦合通道來分,可分為傳導干擾和輻射干擾;按噪聲干擾源種類來分可分為尖峰干擾和諧波干擾。開關電源在工作過程中所產生的浪涌電流和尖峰電壓就形成了干擾源,工頻整流濾波使用的大電容充電放電、開關管高頻工作時的電壓切換以及輸出整流二極管的反向恢復電流都是這類干擾源。
三、電磁干擾的抑制措施
電磁干擾由三個基本要素組合而產生:電磁干擾源;對該干擾能量敏感的設備;將電磁干擾源傳輸到敏感設備的媒介即傳輸通道或藕合途徑。對開關電源產生的電磁干擾所采取的抑制措施,主要從兩個方而考慮:一是減小干擾源的干擾強度;一是切斷干擾傳播途徑。
常用的抗干擾措施包括電路的隔離、屏蔽、接地、加裝EMI濾波器以及PCB板的合理布局與布線。
1.電路的隔離
在開關電源中,電路的隔離主要有:模擬電路的隔離、數字電路的隔離、數字電路與模擬電路之間的隔離。主要目的是通過隔離元器件把噪聲干擾的路徑切斷,從而達到抑制噪聲干擾的效果。對于開關電源的模擬信號控制系統的隔離,交流信號一般采用變壓器隔離,直流信號一般采用線性隔離器(如線性光電耦器)隔離。數字電路的隔離主要有:脈沖變壓器隔離、光電耦合器隔離等。其中數字量輸入隔離方式主要采用脈沖變壓器隔離、光電耦合器隔離;而數字量輸出隔離方式主要采用光電耦合器隔離、高頻變壓器隔離。
2. 屏蔽
屏蔽一般分為兩類,一類是靜電屏蔽,主要用于防止靜電場和恒定磁場的影響;另一類是電磁屏蔽,主要用于防止交變電場、交變磁場以及交變電磁場的影響。屏蔽是抑制開關電源輻射干擾的有效方法??梢杂脤щ娏己玫牟牧蠈﹄妶銎帘?,而用導磁率高的材料對磁場屏蔽。
3.接地
為防止各種電路在工作中產生互相干擾,使之能相互兼容地工作,根據電路的性質,將工作接地分為不同的種類。比如直流地、交流地、數字地、模擬地、信號地、功率地、電源地等。在電路的設計中,應將交流電源地與直流電源地分開,模擬電路與數字電路的電源地分開,功率地與弱電地分開。
4. 加裝EMI濾波器