开关电源电磁干扰抑制技术解析

"开关电源抑制噪声技术.pdf" 开关电源在现代电子设备中扮演着至关重要的角色，因其体积小、重量轻、效率高、可靠性强而被广泛采用。然而，随着技术的发展，开关电源的功率密度不断提高，这使得电源内部的电磁环境变得更为复杂，导致严重的电磁干扰（EMI）。EMI不仅可能影响电源自身的性能，还可能对周边的电子设备产生不利影响。随着电磁兼容（EMC）法规的加强，降低和抑制开关电源的电磁发射成为了设计的关键环节，也是获得3C认证的重要标准。 开关电源产生电磁干扰的主要原因是其工作过程中产生的高速电流变化率（di/dt）和电压变化率（dv/dt）。这些快速变化会导致浪涌电流和尖峰电压，成为干扰源。例如，整流电容的充放电过程、开关管的开关动作以及输出整流二极管的高频切换都会产生电磁干扰。这些干扰可以通过电源线以共模或差模形式传播，并向周围空间辐射电磁能量。 如图1所示，典型的开关电源结构包括AC/DC转换和DC/DC转换两个部分。首先，交流电网电压经过整流和滤波变为直流高压，供给DC/DC变换器。DC/DC变换器再次转换电压，经过二次整流和滤波后，提供所需的直流低电压给负载。在这个过程中，每一个环节都可能产生电磁干扰。 为了解决这一问题，工程师们采用了多种抑制电磁干扰的技术。首先是滤波，通过在电源输入和输出端添加滤波器来减少噪声。其次，屏蔽技术可以有效地阻止电磁能量的传播，例如使用金属屏蔽层包裹电源组件。最后，正确的接地设计也是减少EMI的关键，良好的接地能够提供一个低阻抗的路径，使干扰电流得以流走，而不影响其他电路。 文章作者王敬斌深入分析了开关电源电磁干扰的产生机制，提出了一系列抑制干扰的策略。这些策略包括但不限于：优化电路设计以降低di/dt和dv/dt，使用低EMI特性的元器件，增加去耦和旁路电容以吸收瞬态电流，以及使用EMI滤波器等。 抑制开关电源的电磁噪声是一项涉及多个层面的任务，需要从源头控制到传播途径的阻断，再到接收端的防护。通过综合运用滤波、屏蔽和接地等方法，可以在满足性能需求的同时，有效地降低开关电源的电磁干扰，确保其在复杂的电磁环境中稳定工作。