開(kāi)關(guān)電源具有體積小、重量輕、效率高等優(yōu)點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域。由于開(kāi)關(guān)電源固有的特點(diǎn)，自身產(chǎn)生的各種噪聲卻形成一個(gè)很強(qiáng)的電磁干擾源。所產(chǎn)生的干擾隨著輸出功率的增大而明顯地增強(qiáng)，使整個(gè)電網(wǎng)的諧波污染狀況愈加嚴(yán)重。對(duì)電子設(shè)備的正常運(yùn)行構(gòu)成了潛在的威脅，因此解決開(kāi)關(guān)電源的電磁干擾是減小電網(wǎng)污染的必要手段，本文對(duì)一臺(tái)15kW開(kāi)關(guān)電源的EMC測(cè)試，分析其測(cè)試結(jié)果，并介紹如何合理地正確選擇EMI濾波器，以達(dá)到理想的抑制效果。

　　1 開(kāi)關(guān)電源產(chǎn)生電磁干擾的機(jī)理

　　圖1為所測(cè)的15kW開(kāi)關(guān)電源的傳導(dǎo)騷擾值，由圖中可以看出在0、15～15MHz大范圍超差。這是因?yàn)殚_(kāi)關(guān)電源所產(chǎn)生的干擾噪聲所為。開(kāi)關(guān)電源所產(chǎn)生的干擾噪聲分為差模噪聲和共模噪聲。

圖1未加任何抑制措施所測(cè)得的傳導(dǎo)騷擾

　　1.1共模噪聲

　　共模噪聲是由共模電流，IcM所產(chǎn)生，其特征是以相同幅度、相同相位往返于任一電源線(xiàn)（L、N）與地線(xiàn)之間的噪聲電流所產(chǎn)生。圖2為典型的開(kāi)關(guān)電源共模噪聲發(fā)射路徑的電原理圖。

圖2 共模噪聲電原理圖

　　由于開(kāi)關(guān)電源的頻率較高，在開(kāi)關(guān)變壓器原、副邊及開(kāi)關(guān)管外殼及其散熱器（如接地）之間存在分布電容。當(dāng)開(kāi)關(guān)管由導(dǎo)通切換到關(guān)斷狀態(tài)時(shí)，開(kāi)關(guān)變壓器分布電容（漏感等）存儲(chǔ)的能量會(huì)與開(kāi)關(guān)管集電極與地之問(wèn)的分布電容進(jìn)行能量交換，產(chǎn)生衰減振蕩，導(dǎo)致開(kāi)關(guān)管集電極與發(fā)射極之間的電壓迅速上升。這個(gè)按開(kāi)關(guān)頻率工作的脈沖束電流經(jīng)集電極與地之問(wèn)的分布電容返回任一電源線(xiàn)，而產(chǎn)牛共模噪聲。

　　1.2差模噪聲

　　差模噪聲是由差模電流IDM昕產(chǎn)生，其特征是往返于相線(xiàn)和零線(xiàn)之間且相位相反的噪聲電流所產(chǎn)生。

　　1.2.1差模輸入傳導(dǎo)噪聲

　　圖3為典型的開(kāi)關(guān)電源差模輸入傳導(dǎo)噪聲的電原理圖。

　　其一是當(dāng)開(kāi)關(guān)電源的開(kāi)關(guān)管由關(guān)斷切換到導(dǎo)通時(shí)，回路電容C 通過(guò)開(kāi)關(guān)管放電形成浪涌電流，它在回路阻抗上產(chǎn)生的電壓就是差模噪聲。

圖3差模輸入傳導(dǎo)噪聲電原理圖

　　其二是工頻差模脈動(dòng)噪聲，它是由整流濾波電容c 在整流電壓上升與下降期問(wèn)的充放電過(guò)程中而產(chǎn)生的脈動(dòng)電流與放電電流，也含有大量諧波成分構(gòu)成差模噪聲。

　　以上兩種差模噪聲都返回到輸入端的交流電網(wǎng)，所以稱(chēng)為輸入傳導(dǎo)噪聲，它不僅污染電網(wǎng)，還給其它接人電網(wǎng)的電子、電氣設(shè)備造成危害，還直接導(dǎo)致輸入功率因數(shù)的下降。

　　1.2.2 差模輸出傳導(dǎo)噪聲

　　第三種差模噪聲是輸出傳導(dǎo)噪聲，它是整流輸出部分二極管由正偏轉(zhuǎn)為反偏時(shí)，反向電流與二極管結(jié)電容、分布電感產(chǎn)生尖峰電壓而造成的差模噪聲，圖4為典型的半波整流濾波電路：

圖4 差模輸出傳導(dǎo)噪聲電原理圖

　　2 EMI濾波器的正確選擇

　　EMI濾波器是以工頻為導(dǎo)通對(duì)象的反射式低通濾波器，插入損耗和阻抗特性是重要技術(shù)指標(biāo)。EMI濾波器在正常工作時(shí)處于失配狀態(tài)，因?yàn)樵趯?shí)際應(yīng)用中，它無(wú)法實(shí)現(xiàn)匹配。如濾波器輸入端阻抗 （電網(wǎng)阻抗）是隨著用電量的大小而改變的。濾波器輸出端的阻抗 。（電源阻抗）是隨著負(fù)載的大小而改變的。要想獲得最佳的EMI抑制效果，必須根據(jù)濾波器的兩端所要連接的源端阻抗特性和負(fù)載阻抗特性來(lái)選擇EMI濾波器的電路結(jié)構(gòu)和參數(shù)，即遵循輸入、輸出端阻抗失配原則。一般選用方法是：

　?。?）低的源阻抗和低的負(fù)載阻抗：選?。═）n 濾波器結(jié)構(gòu)；（2）高的源阻抗和高的負(fù)載阻抗：選?。?pi; ）n“濾波器結(jié)構(gòu)；（3）低的源阻抗和高的負(fù)載阻抗：選?。↙C）n“濾波器結(jié)構(gòu)；（4）高的源阻抗和低的負(fù)載阻抗：選?。–L） 濾波器結(jié)構(gòu)。

　　若不能滿(mǎn)足阻抗失配的原則，就會(huì)影響濾波器的插損性能，嚴(yán)重時(shí)甚至引起諧振，在某些頻點(diǎn)處出現(xiàn)干擾放大現(xiàn)象，所以，阻抗失配連接原則是應(yīng)用EMI濾波器必須遵循的原則。

　　針對(duì)圖l所測(cè)得的傳導(dǎo)騷擾值，可以看出在0.15～15MHz范圍內(nèi)嚴(yán)重超差，最大值超過(guò)限值近40dB，而且尖峰較為密集。說(shuō)明電源所產(chǎn)生的浪涌電壓和浪涌電流較大，即電源的du／dt、di／dt很大，也就是產(chǎn)生的_F擾能量很大。開(kāi)關(guān)電源共模噪聲等效電路呈高阻抗容性，而差模等效電路高、低阻抗同時(shí)存在。針對(duì)這種情況，EMI濾波器的電路結(jié)構(gòu)選為二級(jí)共模電感和一個(gè)單獨(dú)的差模電感型式，這樣既可以濾除共模噪聲，又可以濾除差模噪聲。插入損耗為40dB，所測(cè)得的傳導(dǎo)騷擾值如圖5所示。

圖5加EMI濾波器后所測(cè)的傳導(dǎo)騷擾