反激式电源中电磁干扰及其抑制

摘要：在介绍Flyback反激式DC/DC电源及其性能的基础上，主要讨论了该电源中的网侧谐波及其抑制，开关缓冲电路，光耦隔离等问题。

关键词：噪声；干扰；高次谐波；电磁干扰

1 电路介绍

反激式电源原理图如图1所示。

图1 反激式电源原理图

输入为交流85～200V，经功率二极管整流桥变为直流，作为DC/DC反激变换器的输入，输出为三组直流：5V、15V、20V，另外还有一辅助电源5V，用来给光耦NEC2501供电。控制电路为反馈控制，开关选用TOPSwitch电源芯片（TOP223）。TOPSwitch为三端离线式PWM电源集成控制器，它将PWM控制器与功率开关MOSFET合为一体，采用TO－220或8脚DIP封装，除D、C 2脚外，其余6脚连在一起作为S端。本电路中TOP223采用UDS>700V的MOSFET，fs=100kHz。在这个Flyback反激式电源中，变压器原边绕组33匝，副边有四组：6匝（对应于输出Uo2=5V）、11匝（对应于输出Uo3=15V）、12匝（对应于输出Uo1=20V）、6匝（对应于辅助电源U=5V）。在副边，WY1和WY2为稳压器件，WY1输入在≥8V时，输出可稳在5V；WY2输入≥18V时，输出可稳在15V。

2 EMI分析

开关电源工作时，其内部的电压和电流波形都是在非常短的时间内上升和下降的，所以开关电源本身就是一个噪声发生源。开关电源的干扰按噪声干扰源种类可分为尖峰干扰和谐波干扰两种。使电源产生的干扰不至于对电子系统和电网造成危害的根本办法就是采用耗能电路来削弱噪声发生源，或者切断电源噪声和电子系统、电网之间的耦合途径。

2.1 网侧高次谐波电流

2.1.1 高次谐波电流的危害

参照图1，交流输入电压Vi经功率二极管整流桥变为正弦脉动电压，被电容C1平滑后成为直流，但电容电流的波形不是正弦波而是脉冲波。如图2所示。

图2 滤波电容C1的ic1与uc1

由图2中电流波形可知，电流中含有高次谐波。大量电流谐波分量倒流入电网，对电网造成谐波污染，一方面，产生“二次效应”，即电流经过线路阻抗造成谐波电压降，反过来使电网电压（原来是正弦波）也发生畸变；另一方面，会造成电路故障，如线路和配电变压器过热，谐波电流会引起电网LC谐振，或高次谐波电流流过电网的高压电容，使之过流、过热而爆炸等。另外，由于电流是脉冲波，使电源输入功率因数降低。因此，必须想办法解决它。

2.1.2 高次谐波电流的抑制

1)最简单的办法是在整流桥与电容C1之间接入电感线圈L，用其阻止对电容C1较大的充电电流。L对交流呈现感抗为ωL，电容充电电流的平均值常与放电直流电流值相等，则峰值电流被限制，导通角变大（φ′>φ）。如图3所示。

图3 电感的作用示意图