開關電源的電磁兼容性設計

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開關電源的電磁兼容性設計

開關電源和線性電源相比，二者的成本都隨著輸出功率的增加而增長，但二者增長速率各異。線性電源成本在某一輸出功率點上，反而高于開關電源。隨著電力電子技術的發展和創新，使得開關電源技術在不斷地創新，這一成本反轉點日益向低輸出電力端移動，這為開關電源提供了廣泛的發展空間。

一、開關電源的電磁兼容性設計
根據電磁騷擾的傳播途徑，開關電源的電磁兼容性設計包括：完善電路設計、接地設計、濾波設計、屏蔽設計。
完善電路設計
所選擇開關電源電路拓撲不宜產生過高的電壓和過大的電流，以避免高電壓電場干擾和大電流磁場干擾。在滿足要求的情況下，放大器的頻帶盡量窄，使其不易受干擾。適當增加緩沖電路。
印刷電路板設計時應注意以下幾點：①高、中、低速邏輯電路同時應用時，高速應設計在電路板的入口處;②信號入口加RC去耦濾波，消除長線傳輸干擾;③ 電路中的電流環路應保持最小;④信號線和回線應盡可能接近;⑤使用較大的地平面以減小地線阻抗;⑥電源線和地線應相互接近;⑦在多層電路板中，應把電源面和地平面分開;⑧圓弧布線，不突變;⑨盡量縮短連線;⑩模擬電路和數字電路分開，功率電路和控制電路分開。

二、輸出直流濾波電路的電磁兼容設計

輸出直流濾波電路主要用于切斷電磁傳導干擾沿導線向輸出負載端傳播，減小電磁干擾在導線周圍的電磁輻射。

，L2、C17、C18組成的LC濾波電路，能減小輸出電流、電壓紋波的大小，從而減小通過輻射傳播的電磁干擾，濾波電容C17、C18盡量采用多個電容并聯，減小等效串聯電阻，從而減小紋波電壓，輸出電感L2值盡量大，減小輸出紋波電流的大小，另外電感L2最好使用不開氣隙的閉環磁芯，最好不是飽和電感。在設計時，我們要記住，導線上有電流、電壓的變化，在導線周圍就有變化的電磁場，電磁場就會沿空間傳播形成電磁輻射。

C19用于濾除導線上的共模干擾，盡量選用低感電容，且接線要短，C20、C21、C22、C23用于濾除輸出線上的差模干擾，宜選用低感的三端電容，且接地線要短，接地可靠。

Z3為直流EMI濾波

器，根據情況使用或不使用，是采用單級還是多級濾波器，但要求Z3直接安裝在金屬機箱上，最好濾波器輸入、輸出線能屏蔽隔離。

輸出整流電路電磁兼容設計

三、高頻變壓器的初級線圈、開關管和濾波電容構成的高頻開關電流環路可能會產生較大的空間輻射，形成輻射干擾。如果電容濾波容量不足或高頻特性不好，電容上的高頻阻抗會使高頻電流以差模方式傳導到交流電源中形成傳導干擾。需要注意的是，在二極管整流電路產生的電磁干擾中，整流二極管反向恢復電流的di/dt遠比續流二極管反向恢復電流的di/dt大得多。

四、完善電路設計

所選擇開關電源電路拓撲不宜產生過高的電壓和過大的電流,以避免高電壓電場干擾和大電流磁場干擾。在滿足要求的情況下,放大器的頻帶應盡量窄,使其不易受干擾。適當增加緩沖電路。

印刷電路板設計時應注意以下幾點：

①高、中、低速邏輯電路同時應用時,高速應設計在電路板的人口處;

②信號人口加RC去耦濾波,消除長線傳輸干擾;

③電路中的電流環路應保持最小;

④信號線和回線應盡可能接近;

⑤使用較大的地平面以減小地線阻抗;

⑥電源線和地線應相互接近;

⑦在多層電路板中,應把電源面和地平面分開;

⑧圓弧布線,不突變;

⑨盡量縮短連線;

⑩模擬電路和數字電路分開,功率電路和控制電路分開。

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