反激式功率因數校正電路的干擾分析及電磁兼容設計

2 電磁兼容的設計

電磁兼容性設計包括電路選擇、元器件的選擇、濾波、屏蔽、接地、布局等。

2.1 軟開關技術

選擇零電壓開關、零電流開關諧振技術或其他軟開關技術。在零電壓諧振變換器中，功率開關上的電壓波形為準正弦，dv/dt小；在零電流準諧振變換中，流過功率開關的電流為準正弦，di/dt小，這樣就可以減小EMI電平。因為，干擾頻譜窄，且集中在諧振頻率附近，易于濾波器的設計。

要特別注意降低功率開關的di/dt與dv/dt和減小整流二極管噪聲的緩沖電路的設計。

2.2 濾波

濾波是抑制干擾的一種有效措施，尤其是在對付傳導干擾方面，具有明顯的效果。欲削弱傳導干擾，把EMI電平控制在有關EMC標準規定的極限電平以下。除抑制騷擾源以外，最有效的方法就是在開關電源輸入和輸出電路中加裝EMI濾波器。在濾波電路中，選用穿心電容、三端電容、鐵氧體磁環，能夠改善電路的濾波特性。EMI濾波器如圖2所示。

圖2 輸入EMC濾波器原理圖

這種EMI濾波器既能抑制共模干擾又能抑制差模干擾。它是開關電源EMI濾波器的基本網絡結構，其中L1和L2是繞在同一磁環上兩只獨立線圈，匝數相同，有相同方向的同名端，稱之為共模電感線圈或者共模線圈。L3與L4是獨立的差模抑制電感，C1、C2和C3是電容器。如果把該濾波器一端接入干擾源，負載端接上被干擾設備，那么L1和C1，L2和C2就分別構成了兩對獨立端口間的低通濾波器，用來抑制電源線上存在的共模EMI信號，使之衰減，并被控制到很低的電平上。L3及L4形成的獨立差模抑制電感和電容C3組成了一個低通濾波器，用來抑制電源線上存在的差模EMI信號。

適當的設計或選擇合適的濾波器，并正確地安裝濾波器是抗干擾技術的重要組成部分，具體措施如下。

1）在交流電輸入端加裝電源濾波器，其電路圖如圖2所示。其中L3，L4和C3用于抑制差模噪聲，L1，L2，C1和C2用于抑制共模噪聲。所有的電源濾波器都必須接地，因為濾波器的共模旁路電容必須在接地時才起作用。一般的接地方法除了將濾波器與金屬外殼相接之外，還要用較粗的導線將濾波器外殼與設備的接地點相連，接地阻抗越小濾波效果越好。另外，濾波器應盡量安裝在靠近電源入口處，避免干擾信號從輸入端直接耦合到輸出端。

2）在電源輸出端加輸出濾波器。加裝高頻電容，加大輸出濾波電感的電感量及濾波電容的容量，可以抑制差模噪聲。如果把多個電容并聯，效果將會更好。

在使用濾器器的時候,我們還必須注意以下幾點。

1）濾波器必須有良好的屏蔽，屏蔽體與電源良好搭接。

2）輸入濾波器應裝在輸入端口處，輸出濾波器應裝在輸出端口處，并遠離內部電磁發射很強的電感器、功率開關等。若可能的話，盡可能作為一個獨立部件與電源合理連接。

3）濾波器的輸入、輸出線不能交叉，應采用屏蔽線或相互間設置屏蔽層。

4）濾波器內部的元件，自身要進行良好的電磁屏蔽和接地處理，以免流過濾波器接地導線的短路電流造成有害電磁輻射。