电源电路的电磁干扰分析及抑制

中国科教Ｉ信息ｚｏｏＴ￣２４期　ＮＡ　ＳＣＩＥＮＣＥ　一ＴＥ　ｏＬｏＧ　ｉＩ＇￣：ＯＲＭＡＴＩＯＮ　Ｄｅｃ　２ｏ０７　

电源电路的电磁干扰分析及抑制　

施风荣湄洲湾职业技术学院ｊ５１　２５４　

文章在分ｌ讦了电源电路产生电磁干扰的主要　原因及其戴磁干扰产生的危害性基础上提出　了采用滤波技术、屏蔽、接地和电路底板设　计等措施来抑制开关电　酥电路的电磁干扰≯　潮嘲　黼黼　电源；麓电磁干扰；滤波器；电磁感应　

一、引言　．　随着现代科学技术的发展，各种电　子、电气设备为人们的日常生活以及社会　建设提供了很大帮助。与此同时，电子、电　气设备工作过程中产生的电磁辐射与干扰．　问题又制约着人们的生产和生活，导致人！　类生存空间的电磁环境日益恶化。电磁波　在科学技术上的广泛应用也带来了社会问『　题，成为一种继水源、大气和噪声源之后的　新的具有较大危害性的且不易防护的污染　源。电源部分是电子设备、电子产品重要组：　成部分，由于开关电源具有很多优点，故电　子产品中一般采用开关电源电路，但开关　电源电路突出的缺点是产生较强的电磁干　扰，本文就开关电源电路产生电磁干扰的　原因及其抑制电磁干扰的措施和防范进行。　论述。　二、电磁干扰的来源及其危害的　主要体现　ｌ、电磁干扰的来源　电子产品常用的开关电源电路如图２　ｌ所示，一般由电阻器、变压器、电ｆ　容器、电感器、有源元件和导线等组成。　根据电磁学原理，当电路中有电压存在　时，在所有带电元器件都会产生电场，当　电路中有电流流过的时候，所有载流的周１　围都存在磁场，只要磁场或电场存在，就　会产生电磁干扰，两者是相辅相成。　ｌ　开关电源产生电磁干扰（ＥＭＩ）的．　因素很多。根据电磁学原理，开关电源内ｆ　部的功率开关管Ｖ．、整流或续流二极管及　主功率变压器Ｔ　、大电容器Ｃ　在高压、　大电流及高频开关的方式下工作，其电压　电流波形多为方波，方波含有丰富的谐　波，这些谐波电压及谐波电流的高频部分　在开关电源内部就会产生电磁干扰、可以　通过电源输入线或开关电源的输出线传　出，也可以直接向外辐射，对其它设备及　电网产生干扰，不但影响其它设备或电网　的正常工作，而且也影响电子产品内其他　系统的正常工作。　２、电磁干扰的危害性主要体现　（１）电磁干扰对人体的影响　电磁辐射对人体的主要影响是引起中　枢神经系统的机能障碍和以交感神经疲乏、　紧张为主的植物神经紧张失调。　（２）电磁波对环境的影响　过量的电磁辐射不仅会对人体健康造　成危害，还会影响人类赖以生存的自然环　境，严重的电磁污染会对植物产生不同强　度的影响，造成植物无法正常生长，基因　变异甚至死亡。同样，电磁辐射也会对家　畜、野生动物造成不良影响。　（３）电磁波对设备的影响　电子设备，特别是大功率的高频设　备，其能量输出非常强，它在工作期间所　形成的高频辐射，便是异常强大，对其附　近的其他电子仪器设备、精密仪器、通讯　信号、参数测试等严重的干扰，可能造成　设备出错，甚至使其不能正常工作。　三、电磁干扰的分析及抑制　电磁干扰（ＥＭＩ）由干扰源、被干扰　接收机及耦合通道三要素组成。电磁干扰　的抑制也就是电磁兼容性（ＥＭ　Ｃ）设计，　实际上就是针对电子产品中产生的电磁干　扰进行优化设计，使之能符合各国或地区　电容兼容性（ＥＭＣ）标准的产品，下面　从消除干扰源，阻断干扰途径和增强设备　抗干扰能力３个方面出发。主要从运用滤　

图２－Ｉ　没有经过电磁兼容性设计过的电源原理图　波、接地和屏蔽措施来防范及抑制开关电　源电路的电磁干扰。　Ｉ、采用滤波器抑制电磁干扰　滤波器是抑制电磁干扰的重要方法，　任何在电源线上的传导干扰信号可以归纳　为差模干扰信号和共模干扰信号。在开关　电源输入和输出电路中安装开关电源滤波　器，不但可以解决传导干扰问题，同时也　是解决辐射干扰的重要武器。　（ｉ）差模电感滤波器抑制脉冲尖峰　电流谐波　由于滤波电容Ｃ，容量大，整流电路　中会产生脉冲尖峰电流，将被看成由非常　多的高次谐波电流组成，对电网产生干　扰，严重时还会引起电网频率的波动，解　决整流电路中出现脉冲尖峰电流最好的办　法是采用如图３一ｌ。引入差模滤波电感器　Ｌ　，可以有效地抑制脉冲电流的尖峰，从　而降低电流谐波的干扰。根据电磁感应定　律Ｅ＝Ｌｄｉ／ｄｔ，Ｅ为Ｌ　两端的电压降，Ｉ　为电感量。ｄｉ／ｄｔ为电流变化率，显然要　求电流变化率越小，则要求电感量就越　大。另外，为了防止大电流流过差模滤波　器产生的磁饱和，一般差模滤波电感器的　两个绕组线圈都各自留有一个漏感磁回　路。　（２）利用差模滤波器抑制差模干扰　信号　图２一ｌ中，当开关管Ｖ，导通或截止　时，在大电容Ｃ．开关管Ｖ．和变压器初级　都会产生脉动电流，这个脉动电流记为ｉ．，　由于电流变化率很高，根据电磁感应原　理，ｉ．对周围电路又会产生出不同频率的　感应电流，其中包括差模和共模干扰信　号，这些干扰信号可以通过两根电源线传　导到电网其他线路和干扰其他电子设备，　图３一ｌ中的电容器Ｃ，、Ｃ　和差模电感器Ｌ　构成差模滤波器，可以减少开关电源内部　产生差模干扰信号，又能大大衰减设备本　

８４　图３－１

　电磁兼容性设计过的电源原理图　维普资讯 http://www.cqvip.com 身工作时产生ＥＭＩ信号传向电网。　（３）共模滤波器抑制共模干扰信号　共模信号，它是脉动电流ｉ　回路通过　电磁感应其他电路与大地或机壳组成的回　路产生的，并且其他电路与大地或机壳是　通过电容耦合构成回路的，同时与电源开　关管Ｖ１的集电极相连的电路也是产生共模　干扰信号的主要原因。开关电源电路中，　开关管Ｖ　的集电极电位最高，可达６００Ｖ　以上，而其它电路电位比它低，故开关管　的集电极与其它电路之间产生很强的电　场，电路会产生位移电流，而这个位移电　流属于共模干扰信号，图３　１中，Ｌ　和　Ｃ　、Ｃ、构成共模滤波器，用来抑制电源　线上存在的共模干扰信号，使之受到衰　减，被控制到很低的电平。在输入功率较　大的电路中，Ｌ　一般要用两个、甚至三　个，其中一个多为环形磁心电感。图３—　１中，Ｌ　两个线圈所绕匝数相同，绕向相　反，使滤波器接入电路后，两只线圈内电　流产生的磁通在磁环内相互抵消，不会使　磁环达到磁饱和状态。　开关电源滤波器是无源网络，它具有　双向性，既能有效地抑制电子设备外部的　ＥＭＩ信号传人设备，又能大大衰减设备本　身工作时产生的ＥＭＩ信号传向电网。　２、减少开关电源本身产生的电磁干　扰　抑制开关电源内部产生的电磁干扰，　是防止电磁干扰的重要措施。　（１）关电源的开关管快速上升和下　降时间，可以提高电源的效率，但也带来　了高频辐射和传导发射方面的危害，解决　办法是如图３　１中加入一个变压器Ｔ１、　放电电阻Ｒ，、充放电电容Ｃ　和续流二极　管Ｖ　。晶体管截止瞬间，变压器－－ｉ￣１］线　圈所感应的电动势使二极管Ｖ，导通，电感　中储存的能量将通过二极管Ｖ　、电阻　Ｒ　、电容Ｃ　放电，从而避免可能在晶体　管两端产生的电压尖峰，可以避免电压尖　峰的干扰。　（２）关管Ｖ外壳与散热之间安装屏　蔽层的绝缘垫片，并把屏蔽层接到开关回　路，可以把晶体管开关引起的容性电流引　入开关回路。　（３）路底板设计时要减小变压器原　边与开关管、电源滤波电容所包围的面　积，减小变压器的漏电，减小滤波电感的　分布电容，从而减少电磁干扰信号。　（４）采用开关电源滤波器抑制电磁　干扰。　３、采用屏蔽接地等措施　开关电源电路中，主变压器Ｔ　电磁屏　蔽层要适当接地，加强机壳的屏蔽效果，　改变机壳的缝隙泄漏，并进行良好的接地　处理。这样既可抑制电磁干扰，又可提高　电子产品抗干扰能力，又能有效地抑制开　关电源产生的电磁干扰向外辐射和传导。　四、结论　总之，电磁干扰是不可忽视的问题，　如果不对其进行控制和抑制，将会带来严　重的后果，坚持电磁兼容性设计，采用滤　波、屏蔽和接地等各种措施，提高电子产品　的质量与可靠性，使之符合有关ＥＭＣ标准　或规范。　

［１］郭银景　吕　’ｃ华，唐富华，杨阳。电磁兼容　原理及应用教程［Ｍ］．北京：清华大学出版社．　２００４．　｜　［２］刘萍，魏车　电磁干扰扇｝查及故障解决的　电磁兼容技术［Ｍ］．北京：机械ｌ工业出版社．　２００２　｜　［５］刘顺华，刘军民，董星龙。电磁波屏蔽及吸　波材料［Ｍ］　北京；化学工业出版社￣２００６．　［４］）－＇ｕＪ－￣－平。彩电开关电源修理从入门到精　通［Ｍ］．北京ｉ国防工业出版杜．２Ｏ０２　一　［５］程敏，高明．新型彩色开关电源原理与检　修［Ｍ］．北京。电子工业出版社　２０ｏ２．　［６］王宝华，赵家升．电磁兼容原理与设计［Ｍ］　成都：电子科技大学出版瘫　．１９９誊．　施风荣ｃ１９６７＿）．男，中学高级职称，主要。　睾电Ｉ电二｝　电丸竟面　Ｉ　

～《｜辕毒８５页　孔。　刷助焊剂后用板刷将多余的助焊剂擦　拭掉，避免过多的助焊剂停留在极耳表　面。搪锡，提高浇注温度或模温，使凝　固时间延长也可以减少气孔。　铅液在型腔内由于热量不断散失而逐　渐冷却，随后发生凝固。在此过程中体积　收缩，并有可能因得不到及时的补充而在　最后凝固的部位形成孔洞，即收缩孔。显　然凝固温度范围宽的合金更易形成收缩　孔。而过多的晶粒细化剂也会导致收缩　孔。　５．３冷焊　冷焊是由于液态合金与极耳表面完全　或部分没有润湿引起。冷焊在汇流排与极　耳间形成明显的界面，由于没有形成结　合，接头机械强度差。负的弯月面会在极　

８５　耳与汇流排之间形成裂纹。　影响汇流排合金对极耳润湿不佳的原　因很多，主要原因是极耳表面不清洁；其　次助焊剂涂敷在极耳表面没有完全铺展；　或者浇注温度太低，脱模剂太薄散热快，　导致铸槽合金热量不足，温度下降快，合　金润湿性下降或完全不润湿极耳；同样插　入延时过长也可能产生冷焊。　５．４过熔　严重的过熔会使极耳与汇流排断裂，　较轻的过熔使极耳接近汇流排的地方变　薄，影响极耳的机械强度。　浇注温度及模温过高会导致过熔。　６．结论　铅酸蓄电池铸工艺参数：合金成分、　液体温度、型腔温度、浇注时间、极耳　浸入时间、插入深度、以及极耳几何尺　寸、助焊剂添加等对极耳汇流排铸焊接　头质量有显著影响。　极耳和汇流排合金均为铅合金，化学　成份相近，具有优良的润湿性，其中液体　浇注温度、型腔温度、极耳表面状态等显　著改变液体合金润湿性。液体合金与极耳　接触角小于９　０。，成正的弯月面，则形　成合格的钎焊接头；若液体合金与极耳接　触角大于９　０。，成负的弯月面，导致铸　焊接头连接不可靠。　清洁极耳表面和使用助焊剂除去表面　的氧化物，或极耳表面搪锡可提高铸焊接　头质量。　厚薄极耳的铸接性能不同，将正负极　耳置于铸模两侧，控制不同的输液管温　度，则可同时获得良好的铸焊接头。　铅液、模具温度过低，极耳插入和汇　流排合金凝固的时间间隔过短，都会导致　极耳两侧缺乏熔合。　

［１］ｚ＿Ｗ。Ｇｈｅｎ　蝴ｏｆ　ｌｅａｄ　ａｎｄ　融一ｃａＩｃ　ｍ硼０ｙ　ｌｕｇｓ　ｂｙ　ａ　ｌａｂｏ　ｃ０ｒｙ　ｃａｓｔ一　娜一ｓｔｒａｐ　ｐｒｏｃｅｇ　；Ｊｏｕｒｎａｌ　ｏｆ　Ｐｏ　ｆｅｆ＇承ｍｆｒｃｅ８．４６　９９５）　霉娩６｜Ｉ｜　［２］Ｓ。Ｍ。ｃＯ　１　ｅｆｆｅｃｔｓ　ｏｆ　ｇｅｏｒｎｅｔ，ｒｉｃａ￣ａｎｄ　ｐｒｏｃ￣ｓ　ｖａｒｉａ￣ｏｎ　ｔｈｅ　ｑｕａＩｉｔｙ　ｆ　ｅ酾ｔ一０ｎ—　ｓｔｒａｐ　ｊｏｉｎｔｓ　ｏｆ　Ｐｏｗｅｒ　ＳｏｕｒＳ，５９　９９６）７、一１ｇ　一．．　［５］ｃ．Ｓ。ｉ　ａＲ鳓　．Ｒｅｖｉｅｗ　ｏｆ　ｃａ３ｔ每翻一８协带　ｊｏｉｎｔｓ　ａｎｄ　ｓｔｒａｐ￣ｙｓ　ｆｏｒ　ｌｅａｄ，ａｄｄ　ｔｔ静酞。　Ｊｏｕｒｎａｌ　ｏｆ　Ｐｏｗｅｒ￣Ｓｏｕｒｃｅ．８８（２ｏｏｏ）、６－２６　余伟华ｃ１　９７ｉ）男、湖北人，芝　程师．长　期从事制造业设备管理工作。