反激式電源中電磁干擾及其抑制

摘要：在介紹Flyback反激式DC/DC電源及其性能的基礎上，主要討論了該電源中的網側諧波及其抑制，開關緩沖電路，光耦隔離等問題。

關鍵詞：噪聲；干擾；高次諧波；電磁干擾

1 電路介紹

反激式電源原理圖如圖1所示。

圖1 反激式電源原理圖

輸入為交流85～200V，經功率二極管整流橋變為直流，作為DC/DC反激變換器的輸入，輸出為三組直流：5V、15V、20V，另外還有一輔助電源5V，用來給光耦NEC2501供電。控制電路為反饋控制，開關選用TOPSwitch電源芯片（TOP223）。TOPSwitch為三端離線式PWM電源集成控制器，它將PWM控制器與功率開關MOSFET合為一體，采用TO－220或8腳DIP封裝，除D、C 2腳外，其余6腳連在一起作為S端。本電路中TOP223采用UDS>700V的MOSFET，fs=100kHz。在這個Flyback反激式電源中，變壓器原邊繞組33匝，副邊有四組：6匝（對應于輸出Uo2=5V）、11匝（對應于輸出Uo3=15V）、12匝（對應于輸出Uo1=20V）、6匝（對應于輔助電源U=5V）。在副邊，WY1和WY2為穩壓器件，WY1輸入在≥8V時，輸出可穩在5V；WY2輸入≥18V時，輸出可穩在15V。

2 EMI分析

開關電源工作時，其內部的電壓和電流波形都是在非常短的時間內上升和下降的，所以開關電源本身就是一個噪聲發生源。開關電源的干擾按噪聲干擾源種類可分為尖峰干擾和諧波干擾兩種。使電源產生的干擾不至于對電子系統和電網造成危害的根本辦法就是采用耗能電路來削弱噪聲發生源，或者切斷電源噪聲和電子系統、電網之間的耦合途徑。

2.1 網側高次諧波電流

2.1.1 高次諧波電流的危害

參照圖1，交流輸入電壓Vi經功率二極管整流橋變為正弦脈動電壓，被電容C1平滑后成為直流，但電容電流的波形不是正弦波而是脈沖波。如圖2所示。

圖2 濾波電容C1的ic1與uc1

由圖2中電流波形可知，電流中含有高次諧波。大量電流諧波分量倒流入電網，對電網造成諧波污染，一方面，產生“二次效應”，即電流經過線路阻抗造成諧波電壓降，反過來使電網電壓（原來是正弦波）也發生畸變；另一方面，會造成電路故障，如線路和配電變壓器過熱，諧波電流會引起電網LC諧振，或高次諧波電流流過電網的高壓電容，使之過流、過熱而爆炸等。另外，由于電流是脈沖波，使電源輸入功率因數降低。因此，必須想辦法解決它。

2.1.2 高次諧波電流的抑制

1)最簡單的辦法是在整流橋與電容C1之間接入電感線圈L，用其阻止對電容C1較大的充電電流。L對交流呈現感抗為ωL，電容充電電流的平均值常與放電直流電流值相等，則峰值電流被限制，導通角變大（φ′>φ）。如圖3所示。

圖3 電感的作用示意圖