- 發(fā)布時間：2022/1/14 來源：深圳市銓祺科技有限公司
濾波電容
交換式電源的電源輸入端一盤連接著市電的交流電網(wǎng)輸出，為了減低交流成分一般使用大容量的電容及電感，對交流電壓進(jìn)行濾波來提供負(fù)載工作電壓。其中濾波電容上的電壓是不斷在變化的。
當(dāng)電壓小于基準(zhǔn)電壓V2時，交換電源的采樣電壓變小，電源電路閉合對電容進(jìn)行充電。
當(dāng)電壓大于基準(zhǔn)電壓V2時，交換電源的采樣電壓變大，電源電路閉合對電容進(jìn)行放電。
縱軸代表電容兩端的電壓，允許的電壓變化范圍V1~V2。
t1-t2,t3-t4,t5-t6為充電區(qū)間
t2-t3,t4-t5,t6-t7為放電區(qū)間
在不斷的充電放電的過程中，電容兩端的電壓也不斷的在變化。當(dāng)交換電源的負(fù)載不變化時，電容兩端的電壓按一定的周期變化，依據(jù)傅立葉交換得到的電容兩端只產(chǎn)生與充放電頻率（1/Δ t)有關(guān)的信號及其多次諧波信號。
由于系統(tǒng)工作狀態(tài)不斷的變化，因此交換電源的負(fù)載也在不斷的變化，這樣由其充放電所產(chǎn)生的多次諧波信號會使交流輸入端的頻譜變的更加復(fù)雜，也會對負(fù)載端電路的干擾變的更強。
分布及寄生參數(shù)引起的交換電源雜訊
交換電源和散熱器之間的分布電容，變壓器初次級之間的分布電容，沿腹邊的漏感都是雜訊源。
共模干擾就是通過變壓器初次級之間的分布電容及電源與散熱器之間的分布電容傳輸?shù)摹?/span>
交換變壓器漏感
交換變壓器線圈之間存在漏感，是因為線圈之間存在漏磁通而產(chǎn)生的。
交換變壓器漏感可以電路中的分布電容及變壓器線圈的分布電容構(gòu)成振蕩回路，向外輻射電磁能量，造成電磁干擾。
交換變壓器螺旋線圈中的磁場分布與電容的兩塊極板中的電場分布是極其相似的，螺旋線圈中的磁場分布是基本均勻的，磁場的能量基本上都集中在螺旋線圈中。
變壓器漏感大小與鐵芯的氣隙長度有關(guān)，氣隙長度越長，有效磁導(dǎo)率越小，線圈漏感越大。
初級線圈漏感量測：將變壓器所有次級線圈短路，儀表接在初級線圈的兩端。
次級線圈漏感量測：將變壓器所有初級線圈短路，儀表接在次級線圈的兩端。
整流器
整流器的整流過程是產(chǎn)生電磁干擾最常見的原因，因為交流正弦波通過整流器之后便不再是單一頻率的電流。
依據(jù)傅立葉轉(zhuǎn)換公式，此電流被分解成一個直流分量和一系列不同頻率的諧波之和。
這一系列不同頻率的諧波分量，特別是高次諧波會延著輸電線路產(chǎn)生傳導(dǎo)干擾和輻射干擾使前端電流波形產(chǎn)生畸變，并通過電源線輻射高頻電磁干擾。
功率轉(zhuǎn)換電路
功率轉(zhuǎn)換電路是實現(xiàn)變壓、變頻及完成輸出電壓調(diào)整的部件，是交換穩(wěn)壓電源的核心，主要由交換功率晶體及高頻變壓器組成。
它產(chǎn)生峰值電壓是一種高振幅的窄頻脈沖波，其頻帶諧波較寬。
這種脈沖波產(chǎn)生的主要原因如下：
交換功率晶體的負(fù)載是高頻變壓器或儲能電感，在交換晶體導(dǎo)通的瞬間，變壓器初級出現(xiàn)很大的電流，將造成瞬態(tài)峰值雜訊。這個雜訊輕者造成干擾，重者會擊穿晶體。
高頻變壓器是交換電源回路中的變壓器，要作用為隔離與變壓，由于其反電動勢eL=Ldi/dt會使交換功率晶體的集-射極之間電壓上沖。
因為功率晶體從Ton轉(zhuǎn)換至Toff時，由于變壓器的漏磁通導(dǎo)致一部分能量無法從一次線圈傳輸?shù)蕉尉€圈，此時儲藏在漏感中的這一部分能量將和集極電路中的電容電阻形成帶有峰值的衰減振蕩，疊加在斷電壓上形成斷電壓峰值，與集極的電流變化率（di/dt)成正比，同時與漏感量成正比。這種電源電壓中斷會產(chǎn)生與變壓器初級接通時一樣的磁化沖擊瞬變電流而形成傳導(dǎo)性電磁干擾。
整流二極體截止時，由于PN結(jié)中有較多的載流子累積，因而在載流子消失之前的一段時間中會產(chǎn)生一個反向電流，它恢復(fù)到零點的時間越快所形成的高頻干擾越強，其頻率可能達(dá)到約百MHz。
如下圖所示：I1是變壓器初級線圈電流，I2是變壓器次級線圈電流，VDS是交換晶體漏源極間電壓，VD是二次側(cè)輸出，二級體兩端電壓輸出二級體反向電流引起的f2之干擾。
交換式電源回路電磁干擾降低方式
一、減小干擾源產(chǎn)生的干擾信號
1.功率因數(shù)較正（PFC)技術(shù)應(yīng)用
2.串聯(lián)電感原理應(yīng)用
3.軟******換式電源供應(yīng)技術(shù)應(yīng)用
功率因數(shù)較正（PFC）技術(shù)
在交換式電源供應(yīng)器上，被動式元件在橋式整流的回路后由電感組成，其原因為交換式電源供應(yīng)回路為了去除電磁干擾在電路中加了電容的EMI濾波電路與橋式整流二極體，在輸入電壓大于二極體后的儲能電容電壓時才會導(dǎo)通并提供其中半周的電力，故波形含大量諧波，功率因素也只有0.5~0.75。
當(dāng)電源供應(yīng)器功率因素低下時，輸入電流不再是正弦波形式而且不再與電壓同相位，會降低電力使用效率，更導(dǎo)致電路受到諧波干擾，所以為了解決此一問題，通常會使用電感元件來抑制電流諧波，提升功率因素充分發(fā)揮輸入電力的經(jīng)濟效益。
功率因素校正（PFC）技術(shù)稱為被動式電路，是利用電感電容等元件來做功率修正。
目前有主動式功率因數(shù)校正電路(Active PFC):
降壓型(Buck)
升壓型(Boost)
可升壓降壓型(Buck-Boost)
串聯(lián)電感原理
輸出整流二極體的反向恢復(fù)問題可以通過在整流二極體上串聯(lián)一個飽和電感來抑制，如圖所示飽和電感Ls與二極體串聯(lián)工作。
飽和電感的磁芯是用具有矩形BH曲線的磁性材料制成，這種磁芯做的電感有很高的磁導(dǎo)率，實際使用上在輸出整流二極體導(dǎo)通時使飽和電感Ls在飽和狀態(tài)下，相當(dāng)于一段導(dǎo)線，當(dāng)二極體斷路反向恢復(fù)時，使飽和電感工作在電感特性狀態(tài)下，使反向恢復(fù)電流變化大幅縮小，抑制它對外部的電磁輻射干擾。
軟******換式電源供應(yīng)技術(shù)
一般的交換式電源的交換式器件在通路及斷路時會產(chǎn)生沖擊電流和峰值電壓，這是造成電磁干擾且縮短器件壽命的主因。
使作軟******換式電源供應(yīng)技術(shù)可以使功率交換晶體在零電壓零電流時進(jìn)行交換轉(zhuǎn)換，使用緩沖電路吸收功率交換晶體或高頻變壓器初級線圈兩端的峰值電壓，使其有效的抑制電磁干擾特性。
交換式電源回路電磁干擾降低方式
切斷干擾信號的傳播途徑
共模差模電源電路濾波設(shè)計
如圖所示下圖為一個通用的EMI濾波設(shè)計回路
L1為一個共模電感，在一個高u的磁環(huán)上有兩組繞向相反，匝數(shù)相同的線圈，當(dāng)電流在兩個繞組中流過時為一進(jìn)一出，產(chǎn)生的磁場恰好抵消。
實際使用上共模電感的兩個電感繞組由于制程的問題，一定會存在電感差值，這個電感差值剛好可以作為差模電感使用，所以電路中不必再設(shè)置獨立的差模電感。
CY1與CY2是共模電容，用來濾除共模雜訊的。主要濾波頻段較高，因為電容元件對于高頻可視為通路，在低頻則為隔離作用，因此共模電容可將電源正負(fù)極高頻干擾電流導(dǎo)入地線，由于共模電容銜接于電源線與地之間，因此要考慮對地漏電流的安規(guī)要求問題，所以使用時要考慮耐電壓與容值問題，一般為瓷片電容。
CX1與CX2為差模電容是用來濾除差模雜訊的，主要濾波頻段較高，因為此電容元件對于交流高頻信號有隔離作用，可以讓直流信號通過此差模電容可將電源正負(fù)極高頻交流干擾電流阻隔反射回雜訊源，一般為陶瓷或聚酯薄膜電容。
利用鐵氧體材料之磁珠磁環(huán)衰減電磁輻射能量，鐵氧體材料本身可以有效將部分高頻電磁能轉(zhuǎn)化為熱能消散，藉此材料特性來轉(zhuǎn)換過量的電磁輻射干擾問題。
