1张练 2肖笛
中国人民解放军78156部队 重庆市九龙坡区 400039
中国人民解放军78156部队 重庆市九龙坡区 400039
摘要：高频开关电源，在电力系统中属于比较常用的电气设备,也叫开关型整流器。它的开关频率在50-100kHz可控范围内,主要是在IGBT或MOSFET的帮助下完成高频工作,具有运行稳定和高效率的特点，但同时也会受到电磁干扰的问题困扰。本文通过对电磁干扰的成因及产生的机理进行分析，探讨能够抑制高频开关电源中的电磁干扰问题的有效策略，以供参考。
关键词：高频开关电源；电磁干扰；抑制措施
前言：在电力系统中，由于开关电源本身重量轻、体积小和效率高的特点，被广泛应用在家用电器、计算机、通信、自动控制等电子设施设备上。同时由于在高频条件下，开关电源工作会产生一定强度的电磁干扰，经过辐射和传导的过程，对周围的电磁环境造成一定程度的污染，进而影响电子设备的使用。
一、电磁干扰的类型
在高频开关电源中，电磁干扰的来源主要来自两个方面，即设备电源自己内部出现的电磁干扰，以及设备外的电磁干扰。设备外的电磁干扰，主要包括电磁脉冲(EMP)干扰、电网中的电磁干扰和静电放电(ESD)干扰等，而在高频开关电源的设备内部，产生电磁干扰的原因，主要是高频变压器、整流器等各种器件。?
二、电磁干扰的成因
由于高频开关电源本身就是个干扰源，这是由其原理所决定的。在经过整流时，高频开关电源通过把交流电变成直流电，采用DC/AC变换技术，变成高频，经过滤波电路，滤去电流中输出电压中存在的纹波，可以使直流电压更加稳定。但是在实现电流转换过程里，难以避免会出现许多谐波干扰问题。此外，由于变压器存在漏电感应，与输出二极管的反向恢复电流所形成的尖峰，也存在一定的电磁干扰。
三、高频开关电源电磁干扰问题和机理
（一）开关电路
在高频开关电源中，开关电路既是重要的核心部分，也是主要电磁干扰源。开关电路一般由两个组成部分。一是道额雌花冲击电流瞬变，属于传感型的电磁干扰。对变压器初级和配电系统形成一定影响，使电网收到谐波干扰，影响电气设备的正常运行[2]。二是开关管盒高频变。由于漏磁通，无法将能量传导至二次线圈，便储存在电感处。与集电极电路中的电容和电阻形成衰减振荡，形成关断电压尖峰，从而造成电磁干扰[2]。
（二）高频变压器
高频变压器是由开关管、初级线圈、滤波电容组成[1]。由于在运行的过程中，开关管、初级线圈和滤波电容会产生一定的辐射，形成符合性电磁干扰。
（三）整流电路
在整流电路中，为了能够使反向电流可以在短时间内迅速恢复到零的位置，一般会采用具有快速恢复功能的二极管。
当输出的整流二级管正向截止的时候，出现反向的电流。由于变压器的漏电感应，导致产生的高频干扰强度较大。
（四）分布电容
高频开关电源，只有在高频的状态下才能正常运行。因此在高频开关电源中，分布电容是非常重要的组成部分[2]。它所处的位置是散热片，与开关管集电极之间的绝缘片较薄，并且具有较大的接触面积[3]。使其在高频工作状态下，电流最后流至机壳地，行成共模干扰。
四、抑制电磁干扰问题的有效策略
（一）针对高频变压器电磁干扰。
应用平面变压器，能够有效的减少造成的电磁干扰。一般使用在高频状态下损耗较小的环形铁氧体磁芯。由于平面变压器具有直流铜阻、分布电容和漏感较低的特点，因此能够实现谐振电路相关要求。由于平面变压器中的磁芯，具有一定的屏蔽功能，因此可以使射频干扰得到有效减少。
（二）抑制电磁脉冲(EMP)干扰。
抑制电磁脉冲干扰，要求在短时间内，使设备上存储的脉冲能量能够迅速的、安全的泄放到地线上，以达到保护设备的目的。通常采用的方式有三种，一是稳压二极管，二是并联压敏电阻，三是气体放电管，能够有效的抑制电磁脉冲干扰。遇到设备抗干扰性要求较高的情况，需要三种方式结合使用，而要求不高的情况，只采用一种就能达到抑制的效果。
（三）正确使用高频开关电源滤波器。
高频开关电源滤波器，不仅具有使外界电网电磁干扰无法进人设备的功能，同时还能有效的抑制设备内部电磁干扰进入电网[2]。滤波器的分类按照电磁干扰的类型，包含共模滤波器以及差模滤波器两种。在高频开关电源中，滤波器需要加接在入口及出口位置，能够有效的抑制高频开关电源的外界干扰，同时达到抑制电网内设备电磁干扰进入的效果[2]。
（四）采用PCB抗干扰技术
要求设计科学合理的印制电路板（PCB），PCB具有较强的抗电磁干扰技术。采用PCB抗干扰技术，主要目的是使电磁辐射与PCB电路之间产生的串扰得到有效的控制。即减少互容、互感引起的线上噪声。因此印制电路板的设计，对高频开关电源具有重要影响。在设计印制电路板（PCB）时需要注意的是要合理布置四个回路，即开关交流回路、输入信号电流回路、输出整流交流回路，以及输出负载电流回路[2]，同时注意接地线的方向，减少拐弯处。在印刷线的宽度和长度上也要合理控制，避免频率响应。
（五）采用合理屏蔽
存在于高频开关电源中的电磁干扰源主要分布在开关管、变压器、整流器等功率器件上[1]。对于一些抗电磁干扰功能不强的元器件，要采用合理的屏蔽措施。一般在周围使用金属材料作为屏蔽，封闭电磁干扰源，能够有效的减少电磁波的产生。
结语：目前，在电力系统中，高频开关电源的应用非常普遍。因其采用高频的特点，也带来了电磁干扰问题。高频开关电源的电磁干扰，主要发生在开关管、高频变压器、整流器、二极管等电压和电流变化比较明显的器件中。因此，在发生问题时，应当合理分析电磁干扰产生的机理，再采取科学有效的方法抑制电磁干扰，确保高频开关电源能够持续稳定的运行。
参考文献
[1]韩颖晖. 高频开关电源电磁干扰分析与抑制研究[D].兰州大学,2006.
[2]王红娟.高频开关电源中的电磁干扰产生机理与抑制策略探析[J].中国科技博览,2015:92.
[3]葛坤.开关电源中电磁干扰的产生及其抑制[J].科技经济导刊,2016(10):89.