高频开关电源的EMC设计

0 引 言
目前，在计算机及外围设备、通信、自动控制、家用电器等领域中大量使用高频开关电源，但高频开关电源的突出缺点是能产生较强的电磁干扰(Electro Magnet-ic Interference，EMI)。
由于高频开关电源的一次整流桥是非线性器件，其形成的电流是严重失真的正弦半波，含有丰富的高次谐波，形成了一系列连续、脉动和瞬变干扰。因此，在高频开关电源设计中必须考虑电磁兼容性(Electro Magnet-ic Compatbility，EMC)的设计。
电网完全在自然环境中，连接着各种电子电气设备，有着复杂的电磁转换过程，可能会引起一些问题：外来噪声使高频开关电源设备的控制电路出现误动作；通信设备由于高频开关电源设备的噪声而出现误动作；高频开关电源设备对电网产生噪声污染；高频开关电源设备向空间散发噪声。
根据上述情况，针对高频开关电源存在的缺点，在此对其电路及印制电路板(Printed Circuit Board，PCB)进行了电磁兼容性的设计研究。

1 高频开关电源的EMC设计
1．1 高频开关电源主电路组成
高频开关电源主电路组成框图如图1所示，它由输入滤波电路、高频逆变电路、输出整流电路及输出直流滤波电路等组成。

1．2 输入滤波电路的EMC设计
输入滤波电路的EMC设计如图2所示。

VD2为瞬态电压抑制二极管，Rv1为压敏电阻，它们都具有很强的瞬变浪涌吸收能力，能很好地保护后级元气件或电路免遭浪涌电压的破坏。Z1为直流抗电磁干扰滤波器，必须良好接地，且接地线要短。L1和C1组成低通滤波电路，当L1的电感量较大时，必须增加VD1和R1形成续流回路，以吸收L1断开时释放时的电场能量，否则，L1产生的电压尖峰就会形成EMI。L1的磁芯使用闭合磁芯，可以避免开环磁芯的漏磁场形成EMI。C1采用大容量的电容，可以减少输入线上的纹波电压，减弱在输入导线周围形成的电磁场。
1．3 高频逆变电路的EMC设计
高频逆变电路的EMC设计如图3所示。

C2，C3，VT2，VT3组成半桥逆变电路，VT2，VT3为IGBT或MOSFET等开关管。R4和C4构成EMI吸收回路，或在VT2，VT3两端并联C5，C6，由于VT2，VT3开通和关断时，开关时间很短以及引线电感、变压器漏感的存在，回路会产生较高的di／dt，du／dt，从而形成EMI。C4，C5，C6采用低感电容，其容量的大小由公式LI2／2=C△U2／2求得C的值(L为回路电感，I为回路电流，△U为过冲电压值)。