电磁兼容技术及其在开关电源中的应用

电磁兼容技术及其在开关电源中的应用

作者：夏帆

来源：《装饰装修天地》2017年第01期

摘要：开关电源是电气产品中最常用的部件之一。由于其特殊的工作原理，电磁干扰问题十分突出，影响了电子设备的安全。因此，需要进行开关电源电磁干扰的研究，采取适当的、科学合理的抑制技术，有效防止电磁干扰，维护安全稳定，电气设备可靠运行，保证电力系统的综合性能稳定高效。本文简要论述了电磁干扰的产生，详细介绍了开关电源的电磁干扰抑制技术。

关键词：电磁兼容技术；开关电源；应用 前 言

开关电源具有体积小、质量小、高可靠性和高效等特点，在各种电器产品中得到了广泛应用。然而，随着开关电源向着高频大功率的方向发展，开关电源的电磁干扰问题日益严重。为了减少电磁干扰对电源本身及周边设备的影响，探究开关电源的电磁干扰抑制技术已经成为相关研究人员的研究重点。 一、电磁兼容技术的内涵

电磁兼容是指电子、电气以及组成的系统在一个共同的电磁环境中同时完成各自的功能且共存的状态，即系统中的这些电子设备不会因为内部或者彼此之间的电磁干扰而导致系统异常。其主要的内涵有：设备或者系统具备电磁兼容的功能；设备或者系统不会产生超过标准的电磁干扰。电磁兼容性就是电子产品、设备、系统在预期的电磁环境中按照设计功能进行正常工作，且不会对系统中的其他设备或者事物产生电磁干扰。电磁兼容技术的发展是伴随着无线电、电子技术等发展起来的一门实用性工程类学科，具有巨大的发展潜力。电磁兼容本质是抗干扰问题。电磁干扰是特定的干扰源发出的干扰电磁能量，经过耦合途径将此能量传输到敏感的设备，使得该设备正常工作受到影响。干扰的种类有很多，主要的有大气、雷电、宇宙等自然干扰；而系统中的某一个部分正常工作时发出的能量与无用能量对其他部分的干扰则是人为干扰。电磁兼容就通过对这些电磁干扰进行控制来实现的，所以电磁兼容技术是在认知干扰的基础上，从对抗电磁干扰而形成的。其具体要求：在设计好的电磁环境中设备功能正常，各项性能没有下降或者延缓；对电磁环境不会造成污染。 二、开关电源中电磁干扰的形成 1.印制电路中的电磁噪声

在开关电源中，印制电路起着支撑性的基础作用，当电气件与其相连时，通过电路板来实现，在对印制电路进行电磁干扰源控制时，电路板在重要的控制基础。在印制电路中，线路布

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置随意性比较大，在进行产品设计时，对电磁兼容性能的考虑比较少，因此，在印制电路工作的过程中，元件就会受到信号的辐射，产生内部干扰。所以电路板设计是印制电路中的重点，当设计只考虑美观、均匀，忽视电磁兼容时，电磁干扰现象就会比较严重，进而影响到印制电路的正常工作。 2.晶体管电磁干扰

近年来，随着现代化社会的发展。开关电源也不断得到了优化，在设计时，变压器的体积与开关电源优化之间要相适应当功率晶体管开关的频率得到了提升之后，电流的变化频率就会相应的增加，这样一来，电磁信号的可控性就会比较差。另外，当晶体管的开关频率提升时，晶体管的温度就会升高，这就必须要安装散热元件，由此导致产生寄生电容，相应的电压频率就会出现改变，进而增加了电磁干扰。 3.开关变压器

在开关电源中，一个必不可少的器件就是功率变压器，在功率变压器工作的过程中，电磁干扰也是存在的。在变压器中，包含多个绕组，在这些绕组之间，寄生电容是一定存在的，这样一来，脉冲电流就会产生，最终产生了电磁干扰现象，产生之后，周围都会受到电磁干扰的影响。在变压器的两侧，会产生配合差异，进而产生漏磁现象，受到漏磁的影响，晶体管所具备的电压会大幅度的提升，从而使电磁干扰变得更大。 三、电磁兼容技术在开关电源中的应用

在利用电磁兼容技术解决开关电源的电磁干扰问题时，首先需要明确电磁干扰的三要素，分别为干扰源、传播途径、抗体的抗干扰能力，针对这三个要素，电磁干扰的控制也可从三方面来进行：减少干扰源产生的干扰信号、切断传播途径、增强抗干扰能力。在实际的应用中，可以将三种方法结合起来使用，从而有效地提升电磁兼容性。在开关电源工作的过程中，会对外部的设备或系统产生一定的干扰，针对此种问题，就可以通过减小干扰信号来解决，比如电源线的谐波电流等；在提高抗干扰能力方面，可以在进行滤波电路设计时，将输入和输出增强，将电压和电力的变化率减小等；当电磁干扰产生之后，干扰信号会通过机壳进行传播，因此，可以通过加强机壳的屏蔽效果等措施来切断干扰信号的传播途径。对于开关电源的内部干扰，可以从以下几个方面来提升电磁兼容性：数字电路和模拟电路需要进行电路板布线工作，对于二者之间的布线，要正确的区分，另外，在这两个电路之间，电源的耦合要正确去除；在进行布线工作时，线与线之间的距离、信号性质要具备科学性。此外，在开关电源的抗干扰能力中，防雷能力也是一项十分重要的能力。当雷击波的能量比较小时，抗干扰能力的增强可以通过氧化锌压敏电阻与气体放电臂的组合来实现；当静电放电时，主要通过小信号电路保护来实现；当快速瞬变信号时，频谱是非常宽的，在传入控制电路时，很容易通过共模的方式传入，在进行抗干扰能力提升时，与静电放电抗干扰能力的提升是相同的。 四、结束语

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随着电子技术的发展，电子设备的形式不断增加且功能也趋于复杂，应用电子设备的领域也越来越广，电磁环境也随之变得复杂起来，电磁干扰的问题日益突出。因此电磁兼容技术也成为电子领域的研究重点。综上所述，开关电源电磁兼容设计应从源头进行控制，即切断系统耦合途径，保证设计的合理性，利用器件改进提高兼容性等，采用各种措施综合防治才能获得较好的兼容性。 参考文献：

[1]陈永春.电磁兼容技术综述及开关电源中的EMC技术应用[J].今日电子，2013（4）：49～51.

[2]孙慧贤，王群.开关电源电磁干扰的抑制措施[J].低压电器，2015（8）：54～58.