开关电源产生EMI的原因

开关电源产生EMI的原因较多,其中由基本整流器产生的电流高次谐波干扰和变压器型功率转换电路产生的尖峰电压干扰是主要原因.
基本整流器的整流过程是产生EMI最常见的原因.这是因为正弦波电源通过整流器后变成单向脉动电源已不再是单一频率的电流,此电流波可分解为一直流分量和一系列频率不同的交流分量之和.实验结果表明,谐波(特别是高次谐波)会沿着输电线路产生传导干扰和辐射干扰,一方面使接在其前端电源线上的电流波形发生畸变,另一方面通过电源线产生射频干扰.

变压器型功率转换电路用以实现变压、变频以及完成输出电压调整,是开关稳压电源的核心,主要由开关管和高频变压器组成.它产生的尖峰电压是一种有较大幅度的窄脉冲,其频带较宽且谐波比较丰富.产生这种脉冲干扰的主要原因是:

(1)开关功率晶体管感性负载是高频变压器或储能电感在开关管导通的瞬间,变压器初级出现很大的涌流,将造成尖峰噪声.这个尖峰噪声实际上是尖脉冲,轻者造成干扰,重者有可能击穿开关管.

(2)由高频变压器产生的干扰当原来导通的开关管关断时,变压器的漏感所产生的反电势
E=-Ldi/dt
其值与集电极的电流变化率(di/dt)成正比,与漏感量成正比,叠加在关断电压上,形成关断电压尖峰,形成传导性电磁干扰,既影响变压器的初级,还会传导向配电系统,影响其它用电设备的安全和经济运行.

(3)由输出整流二极管产生的干扰在输出整流二极管截止时,有一个反向电流,它恢复到零点的时间与结电容等因素有关.其中能将反向电流迅速恢复到零点的二级管称为硬恢复特性二极管,这种二极管在变压器漏感和其它分布参数的影响下,将产生较强的高频干扰,其频率可达几十MHz.

对上述开关电源产生的EMI所采取的抑制措施,主要有正确选择半导体器件、变压器铁芯材料和在开关电源的电路中采取屏蔽、接地、滤波等几种方法.
最近搞这个无桥电路,EMI问题实在是严重,只能理论上分析解决的措施了.