高頻開關電源的EMC設計

0 引 言
目前，在計算機及外圍設備、通信、自動控制、家用電器等領域中大量使用高頻開關電源，但高頻開關電源的突出缺點是能產生較強的電磁干擾(Electro Magnet-ic Interference，EMI)。
由于高頻開關電源的一次整流橋是非線性器件，其形成的電流是嚴重失真的正弦半波，含有豐富的高次諧波，形成了一系列連續、脈動和瞬變干擾。因此，在高頻開關電源設計中必須考慮電磁兼容性(Electro Magnet-ic Compatbility，EMC)的設計。
電網完全在自然環境中，連接著各種電子電氣設備，有著復雜的電磁轉換過程，可能會引起一些問題：外來噪聲使高頻開關電源設備的控制電路出現誤動作；通信設備由于高頻開關電源設備的噪聲而出現誤動作；高頻開關電源設備對電網產生噪聲污染；高頻開關電源設備向空間散發噪聲。
根據上述情況，針對高頻開關電源存在的缺點，在此對其電路及印制電路板(Printed Circuit Board，PCB)進行了電磁兼容性的設計研究。

1 高頻開關電源的EMC設計
1．1 高頻開關電源主電路組成
高頻開關電源主電路組成框圖如圖1所示，它由輸入濾波電路、高頻逆變電路、輸出整流電路及輸出直流濾波電路等組成。

1．2 輸入濾波電路的EMC設計
輸入濾波電路的EMC設計如圖2所示。

VD2為瞬態電壓抑制二極管，Rv1為壓敏電阻，它們都具有很強的瞬變浪涌吸收能力，能很好地保護后級元氣件或電路免遭浪涌電壓的破壞。Z1為直流抗電磁干擾濾波器，必須良好接地，且接地線要短。L1和C1組成低通濾波電路，當L1的電感量較大時，必須增加VD1和R1形成續流回路，以吸收L1斷開時釋放時的電場能量，否則，L1產生的電壓尖峰就會形成EMI。L1的磁芯使用閉合磁芯，可以避免開環磁芯的漏磁場形成EMI。C1采用大容量的電容，可以減少輸入線上的紋波電壓，減弱在輸入導線周圍形成的電磁場。
1．3 高頻逆變電路的EMC設計
高頻逆變電路的EMC設計如圖3所示。

C2，C3，VT2，VT3組成半橋逆變電路，VT2，VT3為IGBT或MOSFET等開關管。R4和C4構成EMI吸收回路，或在VT2，VT3兩端并聯C5，C6，由于VT2，VT3開通和關斷時，開關時間很短以及引線電感、變壓器漏感的存在，回路會產生較高的di／dt，du／dt，從而形成EMI。C4，C5，C6采用低感電容，其容量的大小由公式LI2／2=C△U2／2求得C的值(L為回路電感，I為回路電流，△U為過沖電壓值)。