引言
開關(guān)電源廣泛應(yīng)用于計算機(jī)及外圍設(shè)備、通信、自動控制、家用電器等領(lǐng)域，具有功耗低、效率高、體積小等顯著優(yōu)點，是目前最普遍應(yīng)用于電子設(shè)備中的一種電源裝置。
開關(guān)電源的突出缺點是產(chǎn)生極強(qiáng)的電磁干擾（EMI）。EMI信號經(jīng)傳導(dǎo)和輻射會污染電磁環(huán)境，影響電網(wǎng)和發(fā)電系統(tǒng)的工作效率，干擾通信設(shè)備和電子產(chǎn)品，是公認(rèn)的電力公害。
本文將結(jié)合開關(guān)電源產(chǎn)生EMI的原理，提供濾波抑制的具體方法，幫助大家有效解決電磁干擾問題。
開關(guān)電源的基本工作原理
開關(guān)電源主要通過整流器與電力網(wǎng)相連接，將市電直接整流濾波成為直流高壓，然后通過逆變器轉(zhuǎn)換成低壓的高頻交流電，再經(jīng)過二次整流和濾波變成所需要的直流低電壓。如圖1所示。
圖1 開關(guān)電源的結(jié)構(gòu)框圖
開關(guān)電源產(chǎn)生EMI的原理
開關(guān)電源產(chǎn)生EMI的原因較多，其中由基波整流器產(chǎn)生的電流高次諧波干擾和變壓器型功率轉(zhuǎn)換電路產(chǎn)生的尖峰電壓干擾是主要原因。
基波整流器的整流過程是產(chǎn)生電流諧波的常見原因
一次整流回路的諧波干擾
工頻正弦波電流通過全波整流電路的整流二極管后變成單向脈沖電流，此電流可分解為直流分量和一系列不同頻率的交流分量之和。利用傅立葉變換得：
其中Im是正弦電流的峰值
實驗表明，諧波（特別是高頻諧波）會沿著輸電線路產(chǎn)生傳導(dǎo)干擾和輻射干擾，一方面使其前端電源波形發(fā)生畸變，另一方面通過電源線產(chǎn)生輻射干擾。
二次整流電路的諧波干擾
整流二極管在正向?qū)〞r，PN結(jié)的電荷被積累。因為二極管工作在高頻通斷狀態(tài)，當(dāng)二極管加反向電壓時，積累的電荷不能立即消失，從而產(chǎn)生反向浪涌電流。由于線路存在分布電容、電感，高頻浪涌電流流過時產(chǎn)生高頻振蕩，因此這些騷擾頻譜豐富。
變壓器電路產(chǎn)生的諧波
變壓器型功率轉(zhuǎn)換電路用以實現(xiàn)變壓、變頻以及完成輸出電壓調(diào)整，是開關(guān)穩(wěn)壓電源的核心，主要由開關(guān)管和高頻變壓器組成。它生產(chǎn)的尖峰電壓是一種有較大幅度的窄脈沖，其頻率較寬且諧波比較豐富。產(chǎn)生這種脈沖干擾的主要原因是：
1. 開關(guān)管的負(fù)載是高頻變壓器的初級線圈，是感性負(fù)載。當(dāng)開關(guān)管導(dǎo)通時，級線圈中會產(chǎn)生很大的尖峰脈沖電壓，形成干擾。
2. 當(dāng)開關(guān)管關(guān)斷時，高頻變壓器線圈中產(chǎn)生電動勢e=-Ldi/dt，存儲在電感中的能量和集電極的電阻、電容形成阻尼振蕩，疊加在關(guān)斷電壓上，形成關(guān)斷電壓尖峰。該諧波電壓通過電線不僅會影響變壓器的初級線圈，還會返回配電系統(tǒng)，造成電網(wǎng)諧波干擾。
3. 由高頻變壓器的初級線圈、開關(guān)管和濾波電容構(gòu)成的高頻開關(guān)電流回路可能產(chǎn)生較大的輻射干擾。同時，若濾波電容的濾波不足或高頻特性不好，則高頻電流通過一次整流回路以差模干擾的方式進(jìn)入電網(wǎng)。諧波引發(fā)的問題很多，會引起變壓器的損耗增加，造成電容器的過載故障，引起電力系統(tǒng)功率因數(shù)降低等，危害很大。
抑制開關(guān)電源EMI的濾波措施
干擾信號從電源輸入端注入到公共電網(wǎng)，形成傳導(dǎo)騷擾。傳導(dǎo)干擾信號，可分為差模和共模兩種形式。
差模干擾在兩導(dǎo)線之間傳輸，屬于對稱性干擾；共模干擾在導(dǎo)線與地（機(jī)殼）之間傳輸，屬于非對稱性干擾。
差模干擾幅度小、頻率低、所造成的干擾較小；共模干擾幅度大、頻率高，還可以通過導(dǎo)線產(chǎn)生輻射，所造成的干擾較大。
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