开关电源电磁干扰分析与抑制策略

"电源技术中的开关电源运行中会产生电磁干扰，这些干扰主要表现为对电网的传导干扰，其测量是在电网和开关电源间通过一个50Ω的LISN（线路输入信号网络）电阻进行。德国VDE和美国FCC标准对此设定了A类和B类极限值，其中B类标准对民居设备的要求更严格。为了减小干扰，可采取多种策略。 1）控制电压过冲 开关动作时的电压跳变过冲是主要干扰源之一，不仅可能导致开关元件承受过高电压，还会引起高频噪声。通过选用反向恢复电流小的二极管，如碳化硅二极管，可以降低干扰源强度。此外，优化触发脉冲的上升沿和增加栅极电阻可以减小电压变化率du/dt，但可能增加开关损耗并降低效率，需要权衡各种因素。 2）调制策略的优化 传统的固定频率调制会产生谐波干扰，集中在特定频率点。通过采用随机调制、变频调制或"∑△"调制，低频干扰会被分散在较宽的频段，有助于通过电磁兼容测试。例如，频率抖动技术，如在TOPGX系列芯片中应用，能在保持132kHz基本工作频率的同时，以该频率为中心进行随机频率变化，从而减少电磁干扰。 此外，还可以采用其他抑制干扰的方法： 3）滤波技术 使用LC滤波器可以有效地滤除高频噪声，降低传导和辐射干扰。输入滤波器可以减少进入电网的干扰，输出滤波器则可以减少负载产生的噪声反馈到电源。 4）屏蔽与接地 良好的屏蔽设计能够防止电磁场的泄漏，而正确的接地策略则可以提供低阻抗路径，将干扰导入大地，避免干扰在系统内部传播。 5）功率因数校正（PFC） PFC技术可以改善电源的输入电流波形，使其接近正弦波，从而减少对电网的谐波污染。 总结起来，开关电源的电磁干扰抑制是一个涉及多方面技术的综合问题，包括元器件选择、电路设计、控制策略优化以及滤波和屏蔽等措施。通过这些技术手段，可以有效地降低开关电源产生的电磁干扰，使其满足日益严格的电磁兼容标准。"