大功率開關電源中EMI干擾的抑制

隨著開關電源應用領域的不斷擴大，其電磁干擾已成為一個很嚴重的問題，為了使電源產品滿足EMC的要求，設計人員就應在設計階段考慮這一問題，同時也要做好在現場處理這一問題的準備。

2 開關電源EMI的特點與危害

開關電源的功率管工作在非線性條件下，采用脈寬調制（PWM）開關控制方式 ，加之開關頻率的不斷提高，使得電磁干擾越來越突出，對電網造成污染。
　
因干擾的存在，輸入電源的電網受到了干擾，影響到其它設備，使其不能正常的工作，也影響到電網的供電質量。所以尋找干擾抑制的方法是很必要的。

3 大功率開關電源中EMI抑制實驗

在中科院近代物理研究所新建的大型物理實驗裝置CSR冷卻存儲環中，有大量開關電源為磁鐵提供電能，以滿足試驗所需的磁場能量。其中195A/370V開關電源就是運用在其冷卻段。

由于在設計和生產階段，廠家未考慮電磁兼容問題，以至于在安裝調試階段，造成對其他設備的影響，也是輸入電網受到污染，為此我們按照圖1（a）所示得方案，對其進行EMI干擾測試，其結果見圖1

　　
圖1（a）測試方案　　　　　　

 圖1（b）測試數據

根據圖1的方案和結果可以看出，在該臺設備未做任何改造以前，其EMI干擾是存在的，而且很嚴重超越國家標準GB4824-2001關于1組A類傳導騷擾的標準（150KHz～0.5MHz 是79dB， 0.5MHz～ 30MH是73 dB），尤其是在 150KHz～2MHz之間。為此，我們采用了截斷干擾源的方法，即利用EMI濾波器（濾波器的接地要可靠）和一變壓器（△/Y-11接發），該變壓器其隔離作用，其中EMI濾波器的原理圖如圖2所示，共按照三種方案測試，通過測試，找出適合我們需要的方案。

　　
圖2　 EMI濾波器的原理圖

1、方案一及測試數據

　　
                                      圖3（a）方案一　　　　　　　      

圖3（b）由方案一測得得數據

2、試驗方案二及測試數據

　　
圖4（a）方案二　　　　　　　　　

圖4（b）由方案二測得得數據

3、試驗方案三及測試數據

　　
圖5（a）方案三　　　　　　　　　

圖5（b）由方案三測得得數據

經過一系列的實驗，我們可以看出，按照方案一（圖3a）進行改造，可以使設備的EMI傳導干擾在150KHz～1.5MHz平均衰減15dB（由圖1b和圖3b比較所得）;按照方案二（圖4a）進行改造，可以使設備的EMI傳導干擾在150KHz～1.5MHz平均衰減30dB（由圖1b和圖4b比較所得）; 按照方案三（圖5a）進行改造，可以使設備的EMI傳導干擾在150KHz～1.5MHz平均衰減35dB（由圖1b和圖5b比較所得）。
　　
對于不同的方案，為什么會有不同的結果？因為我們的目的是降低EMI干擾。為了達到這一目的，我們采用的是在電網與電源之間插入EMI濾波器，這樣就可以達到干擾信號的衰減。但由于不同的方案所插入濾波器的阻抗值不同，插入損耗也不同，插入損耗的計算可由下式求得：

式中：V1- 沒有濾波器時負載上的噪聲電壓：V2- 插入濾波器時負載上的噪聲電壓。

技術分類： 電源技術   來源：電源世界/作者：燕宏斌 白真 高大慶  發表時間：2007-04-12