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电磁干扰难题:开关电源电磁干扰该如何处理

2024-09-20

在开关电源的EMC设计中,工程师需要解决的电磁干扰问题来自于多个方面。那么,在开关电源的电路设计过程中,应该如何做才能使其符合EMC审核标准呢?解决开关电源的电磁干扰问题,可以从以下几个方面入手。


工程师可以通过合理选择和使用一些技术手段来降低开关电源本身产生的电磁干扰。目前常用的有软开关技术、开关频率调制技术、共模干扰主动抑制技术等。首先我们来看一下软开关技术,在原有的硬开关电路中增加电感和电容元件,利用电感和电容的谐振来降低开关过程中的du/dt和di/dt,使得开关器件导通时电压的下降先于电流的上升,或者关断时电流的下降先于电压的上升,以消除电压和电流的重叠。


开关频率调制技术也是工程师在EMC设计过程中经常使用的一项先进技术。合理使用该技术,可以有效降低开关电源的噪声频谱峰值。利用该技术,通过调制开关频率fc,使集中在fc及其谐波2re、3fc…上的能量分散到其周围的频带中,从而降低各频点的EMI幅值。此方法不能降低干扰总量,但可将能量分散到频点的基带中,使各频点不超过EMI的规定限值。为达到降低噪声频谱峰值的目的,通常有两种处理方法,即随机频率法和调制频率法。


接下来我们再来看看第三种常用的EMC优化技术——共模干扰主动抑制技术。该技术的应用原理是设法从主电路中取出一个与引起电磁干扰的主开关电压波形完全相反的补偿EMI噪声电压,用它平衡原开关电压。


EMI滤波器是另一种常见的降噪元件,在很多大型开关电源中都能见到它的身影。在实际使用过程中,EMI滤波器的主要用途之一是在150kHz至30MHz频率范围内获得较高的插入损耗,但对频率为50Hz的工频信号不进行衰减,使额定电压和电流能够顺利通过。同时还要满足一定的尺寸要求。任何电源线上的传导干扰信号都可以用差模和共模信号来表示。而电源线干扰可以利用电源线滤波器滤除。一个合理有效的开关电源EMI滤波器应该对电源线上的差模和共模干扰有较强的抑制作用。

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