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1 電磁干擾的產(chǎn)生與傳輸

電磁干擾是干擾電纜信號(hào)并降低信號(hào)完好性的電子噪音，EMI通常由電磁輻射發(fā)生源如馬達(dá)和機(jī)器產(chǎn)生。電磁干擾傳輸有兩種方式：一種是傳導(dǎo)傳輸方式，另一種則是輻射傳輸方式。傳導(dǎo)傳輸是在干擾源和敏感設(shè)備之間有完整的電路連接，干擾信號(hào)沿著連接電路傳遞到接收器而發(fā)生電磁干擾現(xiàn)象。    

輻射傳輸是干擾信號(hào)通過介質(zhì)以電磁波的形式向外傳播的干擾形式。常見的輻射耦合有三種：1）一個(gè)天線發(fā)射的電磁波被另一個(gè)天線意外地接收，稱為天線對(duì)天線的耦合；2）空間電磁場(chǎng)經(jīng)導(dǎo)線感應(yīng)而耦合，稱為場(chǎng)對(duì)線的耦合。3）兩根平等導(dǎo)線之間的高頻信號(hào)相互感應(yīng)而形成的耦合，稱為線對(duì)線的感應(yīng)耦合。    

2 電磁干擾的產(chǎn)生機(jī)理

從被干擾的敏感設(shè)備角度來(lái)說，干擾耦合又可分為傳導(dǎo)耦合和輻射耦合兩類。    

● 傳導(dǎo)耦合模型  

傳導(dǎo)耦合按其原理可分為電阻性耦合、電容性耦合和電感性耦合三種基本耦合方式。    

● 輻射耦合模型  

輻射耦合是干擾耦合的另一種方式，除了從干擾源發(fā)出的有意輻射外，還有大量的無(wú)意輻射。同時(shí)，PCB板上的走線無(wú)論是電源線、信號(hào)線、時(shí)鐘線、數(shù)據(jù)線或者控制線等，都能起到天線的效果，即可輻射出干擾波，又可起到接收作用。    

3 開關(guān)電源產(chǎn)生干擾的原因

開關(guān)電源首先將工頻交流整流為直流，再逆變?yōu)楦哳l，最后經(jīng)過整流濾波電路輸出，得到穩(wěn)定的直流電壓，因此自身含有大量的諧波干擾。同時(shí)，由于變壓器的漏感和輸出二極管的反向恢復(fù)電流造成的尖峰，都形成了潛在的電磁干擾。開關(guān)電源中的干擾源主要集中在電壓、電流變化大的元器件上，突出表現(xiàn)在開關(guān)管、二極管、高頻變壓器等上。    

①開關(guān)電路產(chǎn)生的電磁干擾    

開關(guān)電路是開關(guān)電源的主要干擾源之一。開關(guān)電路是開關(guān)電源的核心，主要由開關(guān)管和高頻變壓器組成。它產(chǎn)生的du/dt具有較大幅度的脈沖，頻帶較寬且諧波豐富。這種脈沖干擾產(chǎn)生的主要原因是：開關(guān)管負(fù)載為高頻變壓器初級(jí)線圈，是感性負(fù)載。在開關(guān)管導(dǎo)通瞬間，初級(jí)線圈產(chǎn)生很大的涌流，并在初級(jí)線圈的兩端出現(xiàn)較高的浪涌尖峰電壓；在開關(guān)管斷開瞬間，由于初級(jí)線圈的漏磁通，致使一部分能量沒有從一次線圈傳輸?shù)蕉尉€圈，儲(chǔ)藏在電感中的這部分能量將和集電極電路中的電容、電阻形成帶有尖峰的衰減振蕩，疊加在關(guān)斷電壓上，形成關(guān)斷電壓尖峰。電源電壓中斷會(huì)產(chǎn)生與初級(jí)線圈接通時(shí)一樣的磁化沖擊電流瞬變，這種瞬變是一種傳導(dǎo)型電磁干擾，既影響變壓器初級(jí)，還會(huì)使傳導(dǎo)干擾返回配電系統(tǒng)，造成電網(wǎng)諧波電磁干擾，從而影響其他設(shè)備的安全和經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。    

②整流電路產(chǎn)生的電磁干擾    

整流電路中，在輸出整流二極管截止時(shí)有一個(gè)反向電流，它恢復(fù)到零點(diǎn)的時(shí)間與結(jié)電容等因素有關(guān)。其中，能將反向電流迅速恢復(fù)到零的二極管稱為硬恢復(fù)特性二極管，這種二極管在變壓器漏感和其他分布參數(shù)的影響下將產(chǎn)生較強(qiáng)的高頻干擾，其頻率可達(dá)幾十MHz。高頻整流回路中的整流二極管正向?qū)〞r(shí)有較大的正向電流流過，在其受反偏電壓而轉(zhuǎn)向截止時(shí)，由于PN結(jié)中有較多的載流子積累，因而在載流子消失之前的一段時(shí)間里，電流會(huì)反向流動(dòng)，致使載流子消失的反向恢復(fù)電流急劇減少而發(fā)生很大的電流變化（di/dt）。    

③高頻變壓器    

高頻變壓器的初級(jí)線圈、開關(guān)管和濾波電容構(gòu)成的高頻開關(guān)電流環(huán)路可能會(huì)產(chǎn)生較大的空間輻射，形成輻射干擾。如果電容濾波容量不足或高頻特性不好，電容上的高頻阻抗會(huì)使高頻電流以差模方式傳導(dǎo)到交流電源中形成傳導(dǎo)干擾。需要注意的是，在二極管整流電路產(chǎn)生的電磁干擾中，整流二極管反向恢復(fù)電流的di/dt遠(yuǎn)比續(xù)流二極管反向恢復(fù)電流的di/dt大得多。作為電磁干擾源來(lái)研究，整流二極管反向恢復(fù)電流形成的干擾強(qiáng)度大、頻帶寬。但是，整流二極管產(chǎn)生的電壓跳變遠(yuǎn)小于功率開關(guān)管導(dǎo)通和關(guān)斷時(shí)產(chǎn)生的電壓跳變。因此，也可不計(jì)整流二極管產(chǎn)生的│dv/dt│影響，把整流電路當(dāng)成電磁干擾耦合通道的一部分來(lái)研究。    

④分布電容引起的干擾    

開關(guān)電源工作在高頻狀態(tài)，因而其分布電容不可忽略。一方面，散熱片與開關(guān)管集電極間的絕緣片接觸面積較大，且絕緣片較薄，因此兩者間的分布電容在高頻時(shí)不能忽略。高頻電流會(huì)通過分布電容流到散熱片上，再流到機(jī)殼地，產(chǎn)生共模干擾；另一方面，脈沖變壓器的初次級(jí)之間存在著分布電容，可將原邊電壓直接耦合到副邊上，在副邊作直流輸出的兩條電源線上產(chǎn)生共模干擾。    

⑤雜散參數(shù)影響耦合通道的特性    

在傳導(dǎo)干擾頻段（《30MHz），多數(shù)開關(guān)電源干擾的耦合通道是可以用電路網(wǎng)絡(luò)來(lái)描述的。但是，開關(guān)電源中的任何一個(gè)實(shí)際元器件，如電阻、電容、電感乃至開關(guān)管、二極管都包含有雜散參數(shù)，且研究的頻帶愈寬，等值電路的階次愈高。因此，包括各元器件雜散參數(shù)和元器件間的耦合在內(nèi)的開關(guān)電源的等效電路將復(fù)雜得多。在高頻時(shí)，雜散參數(shù)對(duì)耦合通道的特性影響很大，分布電容的存在成為電磁干擾的通道。另外，在開關(guān)管功率較大時(shí)，集電極一般都需加上散熱片，散熱片與開關(guān)管之間的分布電容在高頻時(shí)不能忽略，它能形成面向空間的輻射干擾和電源線傳導(dǎo)的共模干擾。   

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