辐射骚扰的抑制 - 开关电源中电磁干扰的抑制方法

      2．3辐射骚扰的抑制

　　辐射骚扰足指由任何部件、天线、电缆或连接线辐射的电磁干扰。

　　通常在电路元件布局上，应尽量使输入交流和输出直流插座(包括引线)分开并远离。采用一端输入另一端输出是．种合理的布局。但考虑电源内部散热通风，该电源采用图2的散热结构。不可回避的问题是输入输出线缆之间可能发生空间耦合，当有高频传导电流通过时就会产生强烈的辐射。

　　首先，从电磁骚扰源产生的机理入手，查找辐射骚扰源的所在，从根本上降低其产生辐射骚扰噪声的电平。在输出电压比较低的情况下，输出整流器和平滑电路的干扰可能比较严重，通过减小环路面积可以抑制di／dt环路产生的磁场辐射。整流及续流二极管工作在高频开关状态，也是个高频骚扰源。二极管的引线寄生电感、结电容的存在以及反向恢复电流的影响，使之工作在很高的电压及电流变化率下，且产生高频振荡，二极管反向恢复的时间也越长，则尖峰电流的影响也越大。

　　铁氧体磁环和磁珠使用方便，价格便宜，抑制电磁干扰效果明显。铁氧体电感的等效电路为由电感L和电阻R组成的串联电路，L和R都是频率的函数。电阻值随着频率增加而增加，这样就构成了一个低通滤波器。低频时R很小，L起丰要作用，电磁干扰被反射而受到抑制；高频时R增大，电磁干扰被吸收并转换成热能，使高频干扰大大衰减。不同的铁氧体抑制元件，有不同的最佳抑制频率范围。通常磁导率越高，抑制的频率就越低。此外，铁氧体的体积越大，抑制效果越好。在体积一定时，长而细的形状比短而粗的抑制效果好，内径越小抑制效果也越好。铁氧体抑制元件应当安装在靠近干扰源的地方。对于输入、输出电路，则应尽量靠近屏蔽壳的进、出口处。

　　整流二极管使用肖特基二极管，其阳极套铁氧体磁珠(φ3.5×φ1．3×3．5)，直流输出线缆用铁氧体磁环绕(φ13．5×φ7.5×7)2.5圈且靠近出口处。整改后辐射干扰最大处下降了约lOdB，但40MHz和100 MHz处余量较小，准峰值测试仅有5dB裕量。考虑到认证过程繁琐，周期长，而且各个认证检测服务中心之间允许有2～3dB的误差，产品的预测应在6dB以上的裕量为合适，如图8所示。

 

 

　　铁氧体磁珠、铁氧体磁环的使用对骚扰源噪声的抑制有了较大改善，如仍还不能满足要求，只好采用屏蔽措施，在输入输出之间用2mm厚的铝板隔离，以切断通过空间耦合形成的电磁噪声传播途径。结果辐射骚扰噪声裕量达到了12dB以上，抑制噪声效果相当明显。通过以上措施大3m法电波暗室与IOm法电波暗室测试规定限值的转换：由于标准GB9254认定ITE(信息技术设备)在10m测量距离处得到辐射骚扰限值，而较多的EMC检测服务中心是在3m电波暗室内测试，因为场强大小与距离成反比，所以在3m法中测得的噪声电平比在10m法时的噪声电平值要下降10 dB。

　　图4、图8、图9是由3m法电波暗室测得，其辐射骚扰限值为30～230MHz准峰值限值40dB，230～1000MHz准峰值限值47dB。图10是由10m法电波暗室测得，图9与图lO比较，辐射噪声波形相差不多。仅在儿个频率点的噪声电平略有增加。

 

　　3 结语

　　经过以上的整改后，再次测试l80W电源的电磁兼容完全达到了设计要求。在电源设计初期解决EMI问题，结构尚未定型，可选用的方法多，有利于降低成本。

　　除以上所述的抑制措施外，还有其它一些方案，但设计方案都要兼顾电源成本。

　　与EMI相关的因素多且复杂，仅做到上述的几点是远远不够的，还有接地技术、PCB布局走线等都是很重要的。电磁兼容的设计任重而道远，我们要不断进行研究，以使我国的电子产品电磁兼容水平与国际同步。