开关电源电磁干扰分析与抗干扰措施

2 减小干扰源干扰能量的缓冲电路

在开关控制电源的输入部分加入缓冲电路（见图3），其由线性阻抗稳定网络组成，用于消除电力线干扰、电快速瞬变、电涌、电压高低变化和电力线谐波等潜在的干扰。缓冲电路器件参数为D1为MUR460，R1=500Ω，C=6nF，L=36mH，R=150Ω。

　　
图3 缓冲电路

3 切断干扰噪声传播路径的EMI滤波

在开关电源输入和输出电路中加装EMI滤波器，是抑制传导发射的一个很有效方法。其参数主要有：放电电阻、插入损耗、Cx电容、Cy电容和电感值。其中，插入损耗是滤波器性能的一个关键参数。在考虑机械性能、环境、成本等前提下，应该尽量使插入损耗大一些。用共模、差模干扰的测量结果与标准限值，加上适当的裕量可得到滤波器的插入损耗IL。

ILCM(dB)=Vcm(dB)-Vlimt(dB)-3(dB)+M(dB) (1)

ILDM(dB)=VDM(dB)-Vlimt(dB)-3(dB)+M(dB) (2)

式中，3dB表示在分离共模、差模传导干扰的测试过程中测试结果比实际值大3dB；M(dB)表示设计裕量，一般取6dB；Vlimit(dB)为相关标准如CISPR,FCC等规定的传导干扰限值。

图4是220V/50Hz交流输入的开关电源交流侧EMI滤波器的电路。Cy＝3300pF，L1、L2＝0.7mH，它们构成共模滤波电路，抑制0.5～30MHz的共模干扰信号。Cx＝0.1μF，L3、L4＝200～500μH，采用金属粉压磁芯，与L1/L2、Cx构成L-N端口间低通滤波器，用于抑制电源线上存在的0.15～ 0.5MHz差模干扰信号。R用于消除可能在滤波器中出现的静电积累。

　　
图4 开关电源交流侧EMI滤波器电路

图5是开关电源的直流输出侧滤波电路，它由共模扼流圈L1、L2，扼流圈L3和电容C1、C2组成。为了防止磁芯在较大的磁场强度下饱和而使扼流圈失去作用，磁芯必须采用高频特性好且饱和磁场强度大的恒μ磁芯。

　　
图5 支流侧滤波电路

4 用屏蔽来抑制辐射及感应干扰

开关电源干扰频谱集中在30MHz以下的频段，直径r＜λ/2π,主要是近场性质的电磁场，且属低阻抗场。可用导电良好的材料对电场屏蔽，而用导磁率高的材料对磁场屏蔽。此外，还要对变压器、电感器、功率器件等采取有效的屏蔽措施。屏蔽外壳上的通风孔最好为圆形，在满足通风的条件下，孔的数量可以多，每个孔的尺寸要尽可能小。接缝处要焊接，以保证电磁的连续性。屏蔽外壳的引入、引出线处要采取滤波措施。对于电场屏蔽，屏蔽外壳一定要接地。对于磁场屏蔽，屏蔽外壳不需接地。