開關電源電磁兼容技術的思考

孟春林　張海濤

摘要：當前，在科技發(fā)展的推動下，電子設備也不斷的發(fā)展，開關電源電磁環(huán)境是比較復雜的，這要求開關電源在運行的過程中，各個環(huán)節(jié)能夠協(xié)調(diào)的發(fā)揮作用，并且具有一定的抗干擾能力。當前，開關電源的電磁兼容技術在電源行業(yè)中已經(jīng)成為一個熱點研究問題。本文將探究開關電源電磁兼容技術。

關鍵詞：開關電源；電磁兼容技術；應用思考

當前，隨著電子技術的迅速發(fā)展，電磁技術也在不斷的發(fā)展。一個急需解決的問題是讓各種電子系統(tǒng)、元器件、設備在同一電磁環(huán)境下協(xié)調(diào)的運行，也就是實現(xiàn)電磁的兼容性。在研發(fā)的過程中，必須要減少設備之間的互相干擾，為開關電源的運行營造良好的電磁環(huán)境。

1 開關電源電磁兼容中的問題

（1）傳輸途徑問題。

電磁兼容問題可以通過傳輸途徑直接干擾設備，傳輸干擾通常分為共模干擾和差模干擾。共模干擾是由載流導體和大地之間產(chǎn)生的電位差造成的，其問題的特點是設備中的兩條地線的雜散電壓之間的電位是同一方向的。差模干擾是由不同載流導體之間的產(chǎn)生的電位差造成的，其問題的特點是設備中的兩條地線的雜散電壓之間的電位是相反方向的。在大多數(shù)情況下，這兩種傳輸途徑問題是同時存在的，并且電路具有阻抗不平衡性，因此兩種問題在傳輸?shù)倪^程中還會出現(xiàn)相互轉(zhuǎn)換的現(xiàn)象。

（2）電磁干擾源問題。

在開關電源中，干擾源的問題主要發(fā)生在二極管、開關管或者高壓變頻器等電流、電壓變化都比較大的元器件上。在系統(tǒng)運行過程中，輸入和輸出整流電路會產(chǎn)生電磁干擾[1]。二極管網(wǎng)側(cè)的電流的瞬時流量比較大，在電容充電的過程中，非正弦性波流會呈現(xiàn)出脈沖電流的形式，電流峰值比較高，大約是輸入電流有效值的2～3倍。其中，脈沖電流中的高頻諧波電流會干擾傳輸電路，造成電壓電流失真的現(xiàn)象，產(chǎn)生比較嚴重的諧波污染干擾。

（3）設備問題。

對于其他設備來說，開關是一種干擾源，但是開關本身也是比較敏感的，容易受到外界的干擾。這種干擾是通過輻射、傳導等形式傳輸?shù)?，如果電源沒有良好的抗干擾能力，就會受到嚴重的影響。因此，必須要降低電源的電磁敏感性。當干擾度大到超過敏感度門限的時候，電源就會受到干擾。而電源的電磁敏感性是由內(nèi)部控制電路和元器件的抗干擾臨界值決定的。因此，要采取適當?shù)拇胧?，降低電磁敏感性，提高電源的抗干擾能力。

2 提高開關電源電磁兼容性的技術

（1）電源內(nèi)部控制技術。

首先，需要在電源中選擇合適的控制技術以及主要電路。這也是降低電源中出現(xiàn)電磁干擾的重點。其中可以選擇軟開關拓撲設備作為電源的主電路，而在控制技術上可以選擇脈沖寬度調(diào)制法，也可以選擇調(diào)頻的方式進行控制。但是后者經(jīng)常會出現(xiàn)不易控制的情況。

其次，對于電源中的功率因數(shù)進行校正。在開關電源中，非正弦的電流經(jīng)常會隨著整流線路進入其中，進而形成較大的諧波，造成嚴重的污染現(xiàn)象。因此為了能夠符合電源設備中的電磁兼容標準，需要在設備中使用PEC技術。通過在電路中使用電感設備、電容組設備以及并聯(lián)電路進而將電流的功率因數(shù)提升到0.9左右。

再次，安裝軟啟動技術。在設備開機時，電源內(nèi)部經(jīng)常會出現(xiàn)沖擊電流。為了能降低這種電流所以需要在功率大的電源設備中安裝軟啟動技術。保證在開機時，設備能夠控制好其中的脈沖寬度。

最后，需要選擇合適的元器件。在開關電源中，最為重要的元件是二級管以及開關管等元件。其中需要選擇正向的壓力下降數(shù)值較小、反向漏電數(shù)值小的二極管，而開關管選擇時，需要注意其中電流是否會產(chǎn)生噪音干擾。而在安裝二極管的過程中需要控制其中的諧波干擾，通過計算可以對諧波進行分析。首先在安裝的兩個二級管之間測得的電源電壓為：

e=Emsin（wt+θ）通過測量得到電源中電容為C，I表示為其中的電流，

進而得到I=wCEmcos（wt+θ）。

（2）屏蔽技術。

當前，屏蔽設備有很多，但是在安裝屏蔽設備時還需要注意以下的幾個方面：第一，安裝的屏蔽設備必須有合格的接地設計。第二，考慮好在屏蔽設備上出現(xiàn)的小孔和縫隙會對屏蔽效果造成一定的影響。因此通常會選擇小孔較小的屏蔽設備，其中的縫隙需要進行焊接或者填補好。第三，在屏蔽設備的安裝時，由于雙絞線也具有一定的屏蔽能力，因此可以在導線部分使用雙絞線。

（3）濾波技術。

濾波技術的重點在于濾波設備，在開關電源設備中濾波器主要包括了電感、電阻、電容以及鐵氧元件構成。濾波設備的工作是為了避免在開關電源中出現(xiàn)差模污染，進而對整個電網(wǎng)系統(tǒng)造成影響，因此需要在電源輸入部分設計專門的濾波器。當前在選擇正確的濾波設備時需要從損耗情況、設備功率、漏電情況以及相關參數(shù)這四個方面進行考慮[2]。首先是損耗情況，通常從濾波設備的頻率中得出的都是其靜態(tài)的損耗，但是在實際使用時需要對濾波器的動態(tài)損耗進行分析。其次需要對濾波器的相關分布參數(shù)進行分析，在濾波設備實際的使用過程中頻率在增加到固定的數(shù)值后就不再增加，因此需要考慮其中的分布參數(shù)。當前國際上對于濾波設備的漏電情況做出了明確的標準，其中漏電情況不得超過35mA。電源系統(tǒng)安裝濾波器前后的受干擾變化如圖1、2所示。

3 結(jié)語

綜上所述，開關電源的電磁兼容性是一個重要的問題，在電子設備的升級與進化中，必須采用有效的技術措施，降低開關電源存在的電磁干擾問題，最大限度的提高電源的抗干擾能力，降低成本，綜合考慮各種因素，為電子設備的發(fā)展提供科學有效的技術支持。

參考文獻：

[1]許傳發(fā).開關電源電磁兼容技術探討[J].通信電源技術，2012，04：113114.

[2]劉艷輝，王芳，黃偉信.自動測試開關電源電磁系統(tǒng)兼容技術——有關開關電源電磁兼容技術淺析[J].數(shù)字技術與應用，2012，10：121.