开关电源它拥有体积较小、重量较轻、效率比较高等特点,它广泛地运用在通信、自动控制、家用电器、计算机等电子设备中。但是,它的缺点是开关电源如果是在高频的条件下工作,就是产生非常强烈的电磁干扰,经过传导以及辐射就会污染到周围的电磁环境,然后对于电子设备造成一定的影响。而本文将会从开关电源的电路结构以及器件进行一个分析,由此探讨出了电磁干扰产生的机理以及它的抑制方法。
(1).开关电源的电磁干扰产生的理由
开关电源的电磁干扰,如果是按照耦合途径来分类的话,可以分为传导干扰以及辐射干扰两种。按照噪声干扰源的话则可以分成这两大类:一类就是外部噪声,比如说是通过电网传输过来的共模以及差模干扰、外部电磁辐射对于开关电源控制电路的干扰等等;而另一类则是开关电源它自身所产生的电磁干扰,比如开关电源开关管、整流管的电流尖峰所产生的谐波以及电磁辐射干扰。它其中的外部噪声所产生的影响是可以通过电源滤波器进行衰减的,这些在本文将不做讨论,仅仅是讨论开关电源它自身产生的电磁噪声。
我们在其中所输入的与整流滤波部分、高频逆变部分、输出整流以及滤波部分是产生开关电源电磁干扰的主要来源。我们在下面将要通过对于各部分的电压以及电流波形的分析,来阐述开关电源电磁噪声它所产生的原因。
(2).工频整流器引起的电磁噪声
一般的开关电源是容式滤波,它在输入及整流滤波部分的电磁噪声主要是由通过整流过程中所造成的电流尖峰以及电压波动引起的。而正弦波电源在经过的时候会经由开关电源滤波器来进行差模、共模信号的衰减后,由整流桥整流、电解电容滤波,所得到的电压来作为高频逆变部分的输入电压。因为开关电源滤波电容的存在,使得整流器不像纯整流那样子一组开通要半个周期,而是只在正弦电压高于电容电压的时后才进行导通,这样造成了电流波形十分陡峭,并且电压波形变得很平缓。
我们根据Fourier级数,看图中的电流、电压波形可以分解为直流分量以及一系列频率为基波频率整数倍的正弦交流分量的和。我们通过电磁场理论以及试验结果可以表明,谐波它会产生传导干扰以及辐射干扰。可以通过开关电源的输入输出线传播出去从而形成的干扰被称之为传导干扰,在空间所产生电场、而磁场向外辐射所产生的干扰则被称之为辐射干扰。