第一篇：開關電源EMI整改頻段干擾原因及抑制辦法（最終版）

開關電源EMI整改頻段干擾原因及抑制辦法

開關電源EMI整改中，關于不同頻段干擾原因及抑制辦法：

1MHZ以內以差模干擾為主

1.增大X電容量；

2.添加差模電感；

3.小功率電源可采用PI型濾波器處理(建議靠近變壓器的電解電容可選用較大些)。

1MHZ-5MHZ差模共模混合

采用輸入端并聯一系列X電容來濾除差摸干擾并分析出是哪種干擾超標并以解決，1.對于差模干擾超標可調整X電容量,添加差模電感器，調差模電感量;

2.對于共模干擾超標可添加共模電感,選用合理的電感量來抑制；

3.也可改變整流二極管特性來處理一對快速二極管如FR107一對普通整流二極管1N4007。

5M以上以共摸干擾為主，采用抑制共摸的方法。

對于外殼接地的，在地線上用一個磁環串繞2-3圈會對10MHZ以上干擾有較大的衰減作用;

可選擇緊貼變壓器的鐵芯粘銅箔,銅箔閉環.處理后端輸出整流管的吸收電路和初級大電路并聯電容的大小。

20-30MHZ

1.對于一類產品可以采用調整對地Y2電容量或改變Y2電容位置；

2.調整一二次側間的Y1電容位置及參數值；

3.在變壓器外面包銅箔；變壓器最里層加屏蔽層；調整變壓器的各繞組的排布。

4.改變PCBLAYOUT；

5.輸出線前面接一個雙線并繞的小共模電感；

6.在輸出整流管兩端并聯RC濾波器且調整合理的參數；

7.在變壓器與MOSFET之間加BEADCORE；

8.在變壓器的輸入電壓腳加一個小電容。

9.可以用增大MOS驅動電阻.30-50MHZ 普遍是MOS管高速開通關斷引起

1.可以用增大MOS驅動電阻；

2.RCD緩沖電路采用1N4007慢管；

3.VCC供電電壓用1N4007慢管來解決；

4.或者輸出線前端串接一個雙線并繞的小共模電感； 5.在MOSFET的D-S腳并聯一個小吸收電路； 6.在變壓器與MOSFET之間加BEADCORE； 7.在變壓器的輸入電壓腳加一個小電容；

8.PCB心LAYOUT時大電解電容，變壓器，MOS構成的電路環盡可能的小； 9.變壓器，輸出二極管，輸出平波電解電容構成的電路環盡可能的小。

50-100MHZ普遍是輸出整流管反向恢復電流引起

1.可以在整流管上串磁珠；

2.調整輸出整流管的吸收電路參數；

3.可改變一二次側跨接Y電容支路的阻抗,如PIN腳處加BEADCORE或串接適當的電阻；

4.也可改變MOSFET，輸出整流二極管的本體向空間的輻射（如鐵夾卡MOSFET;鐵夾卡DIODE，改變散熱器的接地點）。

5.增加屏蔽銅箔抑制向空間輻射.補充說明:

開關電源高頻變壓器初次間一般是屏蔽層的,以上未加綴述.開關電源是高頻產品,PCB的元器件布局對EMI.,請密切注意此點.開關電源若有機械外殼,外殼的結構對輻射有很大的影響.請密切注意此點.主開關管,主二極管不同的生產廠家參數有一定的差異,對EMC有一定的影響.200MHZ以上開關電源已基本輻射量很小，一般可過EMI標準

第二篇：開關電源電磁干擾抑制技術

開關電源電磁干擾抑制技術

0 引言

隨著現代電子技術和功率器件的發展，開關電源以其體積小，重量輕，高性能，高可靠性等特點被廣泛應用于計算機及外圍設備通信、自動控制、家用電器等領域，為人們的生產生活和社會的建設提供了很大幫助。但是，隨著現代電子技術的快速發展，電子電氣設備的廣泛應用，處于同一工作環境的各種電子、電氣設備的距離越來越近，電子電路工作的外部環境進一步惡化。由于開關電源工作在高頻開關狀態，內部會產生很高的電流、電壓變化率，導致開關電源產生較強的電磁干擾。電磁干擾信號不僅對電網造成污染，還直接影響到其他用電設備甚至電源本身的正常工作，而且作為輻射干擾闖入空間，造成電磁污染，制約著人們的生產和生活。國內在20世紀80一90年代，為了加強對當前國內電磁污染的治理，制定了一些與CISPR標準、IEC801等國際標準相對應的標準。自從2003年8月1日中國強制實施3C認證(china compulsory certification)工作以來，掀起了“電磁兼容熱”，近距離的電磁干擾研究與控制愈來愈引起電子研究人員們的關注，當前已成為當前研究領域的一個新熱點。本文將針對開關電源電磁干擾的產生機理系統地論述相關的抑制技術。

l 開關電源電磁干擾的抑制 形成電磁干擾的三要素是干擾源、傳播途徑和受擾設備。因而，抑制電磁干擾應從這三方面人手。抑制干擾源、消除干擾源和受擾設備之間的耦合和輻射、提高受擾設備的抗擾能力，從而改善開關電源的電磁兼容性能的目的。1．1 采用濾波器抑制電磁干擾 濾波是抑制電磁干擾的重要方法，它能有效地抑制電網中的電磁干擾進入設備，還可以抑制設備內的電磁干擾進入電網。在開關電源輸入和輸出電路中安裝開關電源濾波器，不但可以解決傳導干擾問題，同時也是解決輻射干擾的重要武器。濾波抑制技術分為無源濾波和有源濾波2種方式。

1．1．1 無源濾波技術 無源濾波電路簡單，成本低廉，工作性能可靠，是抑制電磁干擾的有效方式。無源濾波器由電感、電容、電阻元件組成，其直接作用是解決傳導發射。開關電源中應用的無源濾波器的原理結構圖如圖1所示。

由于原電源電路中濾波電容容量大，整流電路中會產生脈沖尖峰電流，這個電流由非常多的高次諧波電流組成，對電網產生干擾；另外電路中開關管的導通或截止、變壓器的初級線圈都會產生脈動電流。由于電流變化率很高，對周圍電路會產生出不同頻率的感應電流，其中包括差模和共模干擾信號，這些干擾信號可以通過2根電源線傳導到電網其他線路和干擾其他的電子設備。圖中差模濾波部分可以減少開關電源內部的差模干擾信號，又能大大衰減設備本身工作時產生的電磁干擾信號傳向電網。又根據電磁感應定律，得E=Ldi／dt，其中：E為L兩端的電壓降；L為電感量；di／dt為電流變化率。顯然要求電流變化率越小，則要求電感量就越大。脈沖電流回路通過電磁感應其他電路與大地或機殼組成的回路產生的干擾信號為共模信號；開關電源電路中開關管的集電極與其他電路之間產生很強的電場，電路會產生位移電流，而這個位移電流也屬于共模干擾信號。圖1中共模濾波器就是用來抑制共模干擾，使之受到衰減。1．1．2 有源濾波技術

有源濾波技術是抑制共模干擾的一種有效方法。該方法從噪聲源出發而采取的措施(如圖2所示)，其基本思想是設法從主回路中取出一個與電磁干擾信號大小相等、相位相反的補償信號去平衡原來的干擾信號，以達到降低干擾水平的目的。如圖2所示，利用晶體管的電流放大作用，通過把發射極的電流折合到基極，在基極回路來濾波。R1，C2組成的濾波器使基極紋波很小，這樣射極的紋波也很小。由于C2的容量小于C3，減小了電容的體積。這種方式僅適合低壓小功率電源的情況。另外，在設計和選用濾波器時應注意頻率特性、耐壓性能、額定電流、阻抗特性、屏蔽和可靠性。濾波器的安裝位置要恰當，安裝方法要正確，才能對干擾起到預期的濾波作用。1．2 屏蔽技術和接地技術 采用屏蔽技術可以有效地抑制開關電源的電磁輻射干擾。屏蔽一般分為2種：一種是靜電屏蔽，主要用于防止靜電場和恒定磁場的影響；另一種是電磁屏蔽，主要用于防止交變電場、磁場以及交變電磁場的影響。屏蔽技術分為對發出電磁波部位的屏蔽和受電磁波影響的元器件的屏蔽。在開關電源中，可發出電磁波的元器件是指變壓器、電感器、功率器件等，通常在其周圍采用銅板或鐵板作為屏蔽，以使電磁波產生衰減。此外，為了抑制開關電源產生的輻射向外部發散，為了減少電磁干擾對其他電子設備的影響，應采取整體屏蔽。可完全按照對磁場屏蔽的方法來加工屏蔽罩，然后將整個屏蔽罩與系統的機殼和地連接為一體，就能對電磁場進行有效的屏蔽。然而在使用整體屏蔽時應充分考慮屏蔽材料的接縫、電線的輸入／輸出端子和電線的引出口等處的電磁泄露，且不易散熱，結構成本大幅度增加等因素。為使電磁屏蔽能同時發揮靜電屏蔽的作用，加強屏蔽效果，同時保障人身和設備的安全，應將系統與大地相連，即為接地技術。接地是指在系統的某個選定點與某個接地面之間建立導電的通路設計。這一過程是至關重要的，將接地和屏蔽正確結合起來可以更好地解決電磁干擾問題，又可提高電子產品的抗干擾能力。1．3 PCB設計技術 為更好地抑制開關電源的電磁干擾，其印制電路板(PCB)的抗干擾技術尤為重要。為減少PCB的電磁輻射和PCB上電路間的串擾，要非常注意PCB布局、布線和接地。如減少輻射干擾是減小通路面積，減小干擾源和敏感電路的環路面積，采用靜電屏蔽。而抑制電場與磁場的耦合，應盡量增大線間距離。在開關電源中接地是抑制干擾的重要方法。接地有安全接地、工作接地和屏蔽接地等3種基本類型。地線設計應注意以下幾點：交流電源地與直流電源地分開；功率地與弱電地分開；模擬電路與數字電路的電源地分開；盡量加粗地線。1．4 擴頻調制技術 對于一個周期信號尤其是方波來說，其能量主要分布在基頻信號和諧波分量中，諧波能量隨頻率的增加呈級數降低。由于n次諧波的帶寬是基頻帶寬的n倍，通過擴頻技術將諧波能量分布在一個更寬的頻率范圍上。由于基頻和各次諧波能量減少，其發射強度也應該相應降低。要在開關電源中采用擴頻時鐘信號，需要對該電源開關脈沖控制電路輸出的脈沖信號進行調制，形成擴頻時鐘(如圖3所示)。與傳統的方法相比，采用擴頻技術優化開關電源EMI既高效又可靠，無需增加體積龐大的濾波器件和繁瑣的屏蔽處理，也不會對電源的效率帶來任何負面影響。

1．5 一次整流電路中加功率因數校正(PFC)網絡 對于直流穩壓電源，電網電壓通過變壓器降壓后直接通過整流電路進行整流，所以整流過程中產生的諧波分量作為干擾直接影響交流電網的波形，使波形畸變，功率因數偏低。為了解決輸入電流波形畸變和降低電流諧波含量，將功率因數校正(PFC)技術應用于開關電源中是非常必要的。PFC技術使得電流波形跟隨電壓波形，將電流波形校正成近似的正弦波，從而降低了電流諧波含量，改善了橋式整流電容濾波電路的輸入特性，提高了開關電源的功率因數。其中無源功率因數校正電路是利用電感和電容等元件組成濾波器，將輸入電流波形進行移相和整形過程來實現提高功率因數的。而有源功率因數校正電路是依據控制電路強迫輸入交流電流波形跟蹤輸入交流電壓波形的原理來實現交流輸入電流正弦化，并與交流輸入電壓同步。兩種方法均使功率因數提高，后者效果更加明顯，但電路復雜。結語 本文的設計方法正確，仿真結果正常，克服了傳統方案中所存在的一些問題，使電磁干擾的抑制技術得到進一步優化。從開關電源電磁干擾產生的機理來看，有多種方式可抑制電磁干擾，除本文中分析的幾種主要方法外，還可以采用光電隔離器、LSA系列浪涌吸收器、軟開關技術等。抑制開關電源的電磁干擾，目的是使其能在各領域得到有效應用的同時，盡量減少電磁污染，實現了對電磁污染問題的有效治理。而在實際設計時，應全面考慮開關電源的各種電磁干擾，選用多種抑制電磁干擾的方法加以綜合利用，使電磁干擾降到最低，從而提高電子產品的質量與可靠性。

第三篇：開關電源電磁干擾標準與EMI電磁干擾抑制措施

開關電源電磁干擾標準與EMI電磁干擾抑制措施

電磁兼容性(EMC)是指電子設備或系統在規定的電磁環境電平下不因電磁干擾而降低性能指標，同時它們本身產生的電磁輻射不大于規定的極限電平，不影響其它電子設備或系統的正常運行，并達到設備與設備、系統與系統之間互不干擾、共同可靠地工作的目的。

世界各國都相應制定了自己的EMC標準。比如國際電工委員會的1EC61000及(C1SPR系列標準、歐洲共同體的FN系列標準、美國聯邦通信委的FCC系列標準和我國現行的GT3/T13926系列EMC標準等。隨著國際電磁兼容法規的日益嚴格，產品的電磁兼容性能越來越受到重視。

開關電源作為一種電源設備，其應用越來越廣泛。隨著電力電子器件的不斷更新換代，開關電源的開關頻率及開關速度不斷提高，但開關的快速通斷，引起電壓和電流的快速變化。這些瞬變的電壓和電流，通過電源線路、寄生參數和雜散的電磁場耦合，會產生大量的電磁干擾。

二、開關電源的干擾源分析

開關電源產生的電磁干擾(EMI)，按耦合通道來分，可分為傳導干擾和輻射干擾;按噪聲干擾源種類來分可分為尖峰干擾和諧波干擾。開關電源在工作過程中所產生的浪涌電流和尖峰電壓就形成了干擾源，工頻整流濾波使用的大電容充電放電、開關管高頻工作時的電壓切換以及輸出整流二極管的反向恢復電流都是這類干擾源。

三、電磁干擾的抑制措施

電磁干擾由三個基本要素組合而產生：電磁干擾源;對該干擾能量敏感的設備;將電磁干擾源傳輸到敏感設備的媒介即傳輸通道或藕合途徑。

對開關電源產生的電磁干擾所采取的抑制措施，主要從兩個方而考慮：一是減小干擾源的干擾強度;一是切斷干擾傳播途徑。

常用的抗干擾措施包括電路的隔離、屏蔽、接地、加裝EMI濾波器以及PCB板的合理布局與布線。

1.電路的隔離

在開關電源中，電路的隔離主要有：模擬電路的隔離、數字電路的隔離、數字電路與模擬電路之間的隔離。主要目的是通過隔離元器件把噪聲干擾的路徑切斷，從而達到抑制噪聲干擾的效果。對于開關電源的模擬信號控制系統的隔離，交流信號一般采用變壓器隔離，直流信號一般采用線性隔離器(如線性光電耦器)隔離。

數字電路的隔離主要有:脈沖變壓器隔離、光電耦合器隔離等。其中數字量輸入隔離方式主要采用脈沖變壓器隔離、光電耦合器隔離;而數字量輸出隔離方式主要采用光電耦合器隔離、高頻變壓器隔離。

2.屏蔽

屏蔽一般分為兩類，一類是靜電屏蔽，主要用于防止靜電場和恒定磁場的影響;另一類是電磁屏蔽，主要用于防止交變電場、交變磁場以及交變電磁場的影響。屏蔽是抑制開關電源輻射干擾的有效方法。可以用導電良好的材料對電場屏蔽，而用導磁率高的材料對磁場屏蔽。

3.接地

為防止各種電路在工作中產生互相干擾，使之能相互兼容地工作，根據電路的性質，將工作接地分為不同的種類。比如直流地、交流地、數字地、模擬地、信號地、功率地、電源地等。在電路的設計中，應將交流電源地與直流電源地分開，模擬電路與數字電路的電源地分開，功率地與弱電地分開。

4.加裝EMI濾波器

電源濾波器安裝在電源線與電子設備之間，用于抑制電源線引出的傳導干擾，又可以降低從電網引入的傳導干擾，對提高設備的可靠性有重要的作用。開關電源產生的電磁干擾以傳導干擾為主，而傳導干擾又分差模騷擾和共模干擾兩種。構成開關電源EMI濾波器的基本網絡如圖1所示。該濾波器由共模扼流圈L、差模電容Cx和共模電容Cy組成。共模扼流圈L由兩個繞在同一個高磁導率磁芯上的繞組構成，其結構使差模電流產生的磁通相互抵消。這種結構以較小體積獲得較大的電感值，并且不用擔心由于工作電流導致飽和。每個繞組與電容Cy分別組成L-E和N-E兩對獨立端口的低通濾波器，形成共模濾波網絡，用來抑制電源線上存在的共模干擾。至于共模扼流圈L、差模電容Cx和共模電容Cy的取值大小，應盡量做到濾波器的諧振頻率低于開關電源的工作頻率，這樣可以實現對整個頻段的濾波。

第四篇：解析幾種有效開關電源電磁干擾抑制

解析幾種有效開關電源電磁干擾抑制

前關于開關電源EMI（Electromagnetic Interference）的研究，有些從EMI產生的機理出發，有些 從EMI 產生的影響出發，都提出了許多實用有價值的方案。這里分析與比較了幾種有效的方案，并為開關 電源EMI 的抑制措施提出新的參考建議。

◆ 開關電源電磁干擾的產生機理

開關電源產生的干擾,按噪聲干擾源種類來分,可分為尖峰干擾和諧波干擾兩種;若按耦合通路來分,可 分為傳導干擾和輻射干擾兩種。現在按噪聲干擾源來分別說明：

1、二極管的反向恢復時間引起的干擾

高頻整流回路中的整流二極管正向導通時有較大的正向電流流過,在其受反偏電壓而轉向截止時, 由于PN結中有較多的載流子積累,因而在載流子消失之前的一段時間里,電流會反向流動,致使載流子消失的反向恢復電流急劇減少而發生很大的電流變化(di/dt)。

2、開關管工作時產生的諧波干擾

功率開關管在導通時流過較大的脈沖電流。例如正激型、推挽型和橋式變換器的輸入電流波形在 阻性負載時近似為矩形波,其中含有豐富的高次諧波分量。當采用零電流、零電壓開關時,這種諧 波干擾將會很小。另外,功率開關管在截止期間,高頻變壓器繞組漏感引起的電流突變,也會產生 尖峰干擾。

3、交流輸入回路產生的干擾

無工頻變壓器的開關電源輸入端整流管在反向恢復期間會引起高頻衰減振蕩產生干擾。開關電源產生的尖峰干擾和諧波干擾能量,通過開關電源的輸入輸出線傳播出去而形成的干擾稱 之為傳導干擾;而諧波和寄生振蕩的能量,通過輸入輸出線傳播時,都會在空間產生電場和磁場。這 種通過電磁輻射產生的干擾稱為輻射干擾。

4、其他原因

元器件的寄生參數，開關電源的原理圖設計不夠完美，印刷線路板（PCB）走線通常采用手工布 置，具有很大的隨意性，PCB的近場干擾大，并且印刷板上器件的安裝、放置，以及方位的不合理都會造成EMI干擾。

◆ 開關電源EMI的特點

作為工作于開關狀態的能量轉換裝置，開關電源的電壓、電流變化率很高，產生的干擾強度較大；干擾源主要集中在功率開關期間以及與之相連的散熱器和高平變壓器，相對于數字電路干擾源的位置較為清楚；開關頻率不高（從幾十千赫和數兆赫茲），主要的干擾形式是傳導干擾和近場干擾;而印刷線路板(PCB)走線通常采用手工布線,具有更大的隨意性,這增加了PCB分布參數的提取和近場干擾估計的難度。

◆ EMI測試技術

目前診斷差模共模干擾的三種方法：射頻電流探頭、差模抑制網絡、噪聲分離網絡。用射頻電流探頭是測量差模 共模干擾最簡單的方法，但測量結果與標準限值比較要經過較復雜的換算。差模抑制網絡結構比較簡單，測量結果可直接與標準限值比較，但只能測量共模干擾。噪聲分離網絡是最理想的方法，但其關鍵部件變壓器的制造要求很高。

◆ 目前抑制干擾的幾種措施

形成電磁干擾的三要素是干擾源、傳播途徑和受擾設備。因而,抑制電磁干擾也應該從這三方面著手。首先應該抑制干擾源,直接消除干擾原因;其次是消除干擾源和受擾設備之間的耦合和輻射,切斷電磁干擾的傳播途徑；第三是提高受擾設備的抗擾能力,減低其對噪聲的敏感度。目前抑制干擾的幾種措施基本上 都是用切斷電磁干擾源和受擾設備之間的耦合通道，它們確是行之有效的辦法。常用的方法是屏蔽、接地和濾波。采用屏蔽技術可以有效地抑制開關電源的電磁輻射干擾。例如,功率開關管和輸出二極管通常有較大的功率損耗,為了散熱往往需要安裝散熱器或直接安裝在電源底板上。器件安裝時需要導熱性能好的絕緣片進行絕緣,這就使器件與底板和散熱器之間產生了分布電容,開關電源的底板是交流電源的地線,因而通過 器件與底板之間的分布電容將電磁干擾耦合到交流輸入端產生共模干擾,解決這個問題的辦法是采用兩層絕緣片之間夾一層屏蔽片,并把屏蔽片接到直流地上,割斷了射頻干擾向輸入電網傳播的途徑。為了抑制開關電源產生的輻射,電磁干擾對其他電子設備的影響,可完全按照對磁場屏蔽的方法來加工屏蔽罩,然后將整個屏蔽罩與系統的機殼和地連接為一體,就能對電磁場進行有效的屏蔽。電源某些部分與大地相連可

以起到抑制干擾的作用。例如,靜電屏蔽層接地可以抑制變化電場的干擾;電磁屏蔽用的導體原則上可以不接地,但不接地的屏蔽導體時常增強靜電耦合而產生所謂“負靜電屏蔽”效應,所以仍以接地為好,這樣 使電磁屏蔽能同時發揮靜電屏蔽的作用。電路的公共參考點與大地相連,可為信號回路提供穩定的參考電位。因此,系統中的安全保護地線、屏蔽接地線和公共參考地線各自形成接地母線后,最終都與大地相連.在電路系統設計中應遵循“一點接地”的原則,如果形成多點接地,會出現閉合的接地環路,當磁力線穿過該回路時將產生磁感應噪聲,實際上很難實現“一點接地”。因此,為降低接地阻抗,消除分布電容的影響而采取平面式或多點接地,利用一個導電平面(底板或多層印制板電路的導電平面層等)作為參考地,需要接地的各部分就近接到該參考地上。為進一步減小接地回路的壓降,可用旁路電容減少返回電流的幅 值。在低頻和高頻共存的電路系統中,應分別將低頻電路、高頻電路、功率電路的地線單獨連接后,再連接到公共參考點上。濾波是抑制傳導干擾的一種很好的辦法。例如,在電源輸入端接上濾波器,可以抑制開關電源產生并向電網反饋的干擾,也可以抑制來自電網的噪聲對電源本身的侵害。在濾波電路中,還采用很多專用的濾波元件,如穿心電容器、三端電容器、鐵氧體磁環,它們能夠改善電路的濾波特性。恰當地設計或選擇濾波器,并正確地安裝和使用濾波器,是抗干擾技術的重要組成部分。EMI濾波技術是一種抑制尖脈沖干擾的有效措施,可以濾除多種原因產生的傳導干擾。一種由電容、電感組成的EMI濾波器,接在開關電源的輸入端。電路中,C1、C5是高頻旁路電容,用于濾除兩輸入電源線間的差模干擾;L1與C2、C4;L2與C3、C4組成共模干擾濾波環節,用于濾除電源線與地之間非對稱的共模干擾;L3、L4的初次級匝數相等、極性相反,交流電流在磁芯中產生的磁通相反,因而可有效地抑制共模干擾。測試表明,只要適當選擇元器件的參數,便可較好地抑制開關電源產生的傳導干擾。

◆ 目前開關電源EMI抑制措施的不足之處 現有的抑制措施大多從消除干擾源和受擾設備之間的耦合和輻射,切斷電磁干擾的傳播途徑出發，這確是抑制干擾的一種行之有效的辦法，但很少有人涉及直接控制干擾源,消除干擾，或提高受擾設備的抗擾能力，殊不知后者還有許多發展的空間。

◆ 改進措施的建議

我認為目前從電磁干擾的傳播途徑出發來抑制干擾，已漸進成熟。我們的視點要回到開關電源器件本身來。從多年的工作實踐來看，在電路方面要注意以下幾點：

(1)印制板布局時,要將模擬電路區和數字電路區合理地分開,電源和地線單獨引出,電源供給處匯集到一點;ＰＣＢ布線時,高頻數字信號線要用短線,主要信號線最好集中在ＰＣＢ板中心,同時電 源線盡可能遠離高頻數字信號線或用地線隔開。其次，可以根據耦合系數來布線，盡量減少干擾耦合。

(2)印制板的電源線和地線印制條盡可能寬,以減小線阻抗,從而減小公共阻抗引起的干擾噪聲。

(3)器件多選用貼片元件和盡可能縮短元件的引腳長度,以減小元件分布電感的影響。

(4)在Vdd及Vcc電源端盡可能靠近器件接入濾波電容,以縮短開關電流的流通途徑,如用10μＦ鋁電解和0 1μＦ電容并聯接在電源腳上。對于高速數字ＩＣ的電源端可以用鉭電解電容代替鋁電解電容,因為鉭電解的對地阻抗比鋁電解小得多。產生開關電源電磁干擾的因素還很多，抑制電磁干擾還有大量的工作。全面抑制開關電源的各種噪聲 才會使開關電源得到更廣泛的應用。

第五篇：繼電器電磁干擾的分析及抑制

繼電器電磁干擾的分析及抑制

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(2012-06-06 10:38:50)

標簽：

分類： 其它知識 繼電器

it

摘要：本文主要介紹了對電氣設備中繼電器及其開關觸點干擾抑制的機理，提出了抑制干擾的有效措施。

關鍵詞：繼電器 電磁干擾 分析 抑制

1前言

隨著科學技術的飛速發展，電子、電力電子、電氣設備應用越來越廣泛，它們在運行過程中會產生較強的電磁干擾和諧波干擾。其中，電磁干擾具有很寬的頻率范圍（從幾百Hz到MHz），又有一定的幅度，經過傳導和輻射會污染電磁環境，對電子設備造成干擾，有時甚至危及操作人員的安全。特別是大功率中、短波廣播發射中心，其周圍電磁環境尤為復雜，要想保證設備安全穩定運行，電子設備及電源必須具有更高的電磁兼容性。

2電磁干擾的抑制

電磁干擾EMI(Electromagnetic Interference)是指由無用信號或電磁騷擾（噪聲）對有用電磁信號的接收或傳輸所造成的損害。一個系統或系統內，某一線路受到電磁干擾的程度可以表示為如下關系式：

N=G×C/I

其中：G為噪聲源強度；

I為受干擾電路的敏感程度；

C為噪聲通過某種途徑傳導受干擾處的耦合因素。

從上式可以看出，電磁干擾抑制的技術就是圍繞這三個要素所采取的各種措施，歸納起來就是：

（1）抑制電磁干擾源；

（2）切斷電磁干擾耦合途徑；

（3）降低電磁敏感裝置的敏感性。

2.1抑制電磁干擾源

首先必須確定干擾源在何處，越靠近干擾源的地方采取措施抑制效果越好，一般來說，電流電壓瞬變的地方（即di/dt或du/dt）即是干擾源，如：繼電器開合、電容充放電、電機運轉、集成電路開關工作等都可能成為干擾源。另外，市電并非理想的50Hz正弦波，其中充滿各種頻率噪聲，也是不可忽視的干擾源。

抑制干擾源就是盡可能的減小di/dt或du/dt，這是抗干擾設計時最優先和最重要的原則。減小di/dt的干擾源，主要是在干擾回路串聯電感或電阻以及增加續流二極管來實現；減小du/dt的干擾源，則是通過在干擾源兩端并聯電容來實現。

抑制方法通常采用低噪聲電路、瞬態抑制電路、穩壓電路等，所選用的器件應盡可能采用低噪聲、高頻特性好、穩定性高的電子元件，特別要注意，抑制電路中不適當的器件選擇可能會產生新的干擾源。

2.2切斷電磁干擾耦合的途徑

電磁干擾耦合途徑主要包括傳導和輻射兩種。

所謂傳導干擾是指通過導線傳播到敏感器件的干擾，抑制傳導干擾主要是通過在導線上增加濾波器的方法切斷干擾源，有時也可加隔離光耦來解決。濾波器分為低通（LPF）、高通（HPF）、帶阻（BEF）、帶通（BPF）等四種，可根據信號與噪聲頻率的差別選擇不同類型的濾波器，對于要求較高的設備，則必須采用穿心濾波器。

輻射干擾是指通過空間輻射傳播到敏感器件的干擾，對于輻射干擾，主要是采用屏蔽技術和分層技術。屏蔽技術是一門科學，選擇合適的屏蔽材料，在適當的位置進行屏蔽，對于屏蔽效果至關重要，尤其是屏蔽室的設計。可供選擇的屏蔽材料種類繁多，有各種金屬板、銅絲網、導電橡膠、導電膠、導電玻璃等等，應根據需要進行選擇。屏蔽室的設計應充分考慮門窗、通風口、進出線口的屏蔽與搭接，除靜電屏蔽外，還應考慮磁屏蔽及接地。

2.3降低電磁敏感裝置的靈敏度

電磁敏感裝置的靈敏度本身具有矛盾的雙重性，一方面，人們希望電磁敏感裝置靈敏度高一些，以提高對信號的接收能力；另一方面，其靈敏度越高，受噪聲影響的可能性也就越大。因此，應根據具體情況，采用降額設計、屏蔽設計、網絡鈍化、功能鈍化等方法使問題得到解決。

電磁干擾抑制方法很多，可以選擇一種或多種綜合應用，但不論選擇什么方法，都應從設計之初就著手系統電磁兼容性的考慮。

3繼電器及其開關觸點干擾的抑制

繼電器是具有隔離功能的自動開關元件，廣泛應用于遙控、遙測、通訊、自動控制、機電一體化及電力電子等設備中，是最重要的控制元件之一。繼電器的開合本身所產生的電磁干擾是絕對不能忽視的，為保證各種設備的安全穩定運行，對繼電器及其開關觸點電磁干擾的抑制尤為重要。

3.1繼電器線圈瞬變干擾的抑制

繼電器線圈（以直流繼電器為例）是感性負載，在電源斷電瞬間會產生瞬變電壓，有時高達幾kV，如此高的電壓足以損壞相關元器件；不僅如此，由于其含有豐富的諧波，可通過線路間的分布電容、絕緣電阻侵入控制系統，導致誤動作。為防止元器件損壞、電路誤動作等，就必須采取抑制措施，由于斷路產生的瞬變電壓能量大、頻譜寬，僅僅采用濾波或隔離措施難以湊效，抑制瞬變干擾，通常采用如下幾種常見的方式：

（1）并聯電阻

圖1為并聯電阻抑制瞬變干擾電路，在圖1中，K為電路的控制開關，L為繼電器線圈的電感。該抑制電路的關鍵是正確選擇所并聯的電阻值，阻值過大起不了作用，過小增加功耗，且易燒壞開關觸點。例如，48V直流繼電器以并聯1kΩ/5W電阻為宜，連接不必考慮電源的極性。

圖1并聯電阻方式

（2）并聯二極管

圖2為并聯二極管抑制瞬變干擾電路，電源與二極管極性的相對關系不可任意改變。采用這種方式，能量損耗小，瞬變電壓低，但是該種方式延長了放電時間，導致繼電器線包延時釋放，降低了動態響應性能。二極管峰值耐壓應為負載電壓的3倍以上。

圖2并聯二極管方式

（3）并聯RC支路

并聯RC支路如圖3所示。該種方式抑制效果好，但使用元器件較多，R、C數值的選擇與線圈的電感及內阻有關，與電源極性無關，通常R在10～100Ω之間，C在0.1～0.5μF之間，選用無極性電容器，且其耐壓應高于電源電壓的峰值。

圖3并聯RC支路方式

（4）其他方式

另外，還有并聯電阻+二極管支路方式（如圖4所示）和并聯雙向二極管或穩壓管方式（如圖5所示）。并聯電阻+二極管支路方式中，電源與二極管的極性不能顛倒，采用這種方式能減少釋放時間，提高動態特性。并聯雙向穩壓二極管方式不必考慮電源極性，延遲時間短，但必須保證穩壓二極管的耐壓至少是電源電壓的2倍。

3.2 開關觸點干擾的抑制

斷開繼電器負載時，為防止開關觸點產生火花放電，除了在線圈兩端加能量釋放通路外，也可在開關觸點兩端增加并聯保護網絡，一般最常用的是RC保護網絡。該保護網絡可延長接點的耐久性，防止噪音及減小電弧引起接點燒毀。圖6為繼電器開關觸點干擾抑制的典型電路。

在圖6中，R、C串聯后跨接在開關觸點兩端，當開關斷開時電感性負載中存儲的能量通過RC網絡放電，避免了觸點間產生放電。R、C的選擇應根據接點的電流和電壓來確定，電阻R相對于接點電壓為1V時，通常選擇0.5～1Ω；電容C相對于接點電流為1A時，通常選擇0.5～1μF。但是由于負載的性質和離散特性等的不同，必須考慮電容C具有抑制接點斷開時的放電效果，在一般情況下使用200～300V的電容器耐壓。電阻R的選擇應考慮兩個方面的因素，一方面，在開關斷開瞬間，希望R越小越好，以便電感上存儲的能量變成電容器上的能量；另一方面，當開關閉合時，希望R盡可能的大，以免電容器上的能量通過開關觸點放電時電流太大而燒毀觸點。一般情況下，開關觸點間存在兩種形式的擊穿電壓，即氣體火花放電和金屬弧光放電。要防止氣體火花放電，應控制觸點間電壓低于300V；要防止金屬弧光放電，應控制觸點間的起始電壓上升率小于1V/μs，并把觸點間的瞬態電流控制在0.4A以下。

圖7為一種改進型的抑制電路，即在電阻R上并聯一只二極管D。在開關斷開時，電感中的能量通過由R、C、D組成的電路釋放，由于二極管正向導通，內阻很小，能量很快釋放；當開關閉合時，充滿電的電容C通過電阻R和開關觸點放電，由于二極管是反向偏置不導通，釋放電流僅從電阻R上流過，如R選取足夠大，就不會引起觸點燒壞。

另外，還可采用在開關觸點兩端并聯穩壓二極管的抑制電路，如圖8所示。

圖8并聯穩壓二極管方式

在圖8中，當開關觸點斷開時，觸點兩端出現高電壓形成火花放電，由于穩壓管的穩壓特性，使觸點兩端的電壓不會大于電源電壓的1.5倍，從而抑制了瞬變電壓和火花。這種電路由于僅用一個元件，電路簡單而且效果不錯。

一般情況下，電感性負載比純阻性負載更容易產生氣體火花放電和金屬弧光放電，只要選擇適當的抑制電路，可以達到和純阻性負載相同的效果。

由于抑制電路的種類很多，在此不再作詳細介紹。

4結束語

隨著信息技術的不斷發展，電臺自動化建設不斷深入，干擾問題已成為制約系統自動化控制的瓶頸，如何減小相互間的電磁干擾，使各種設備和系統能正常運轉，是一個亟待解決的問題。在采用不同的方法對電磁干擾進行抑制時，應分析其綜合效應，并對所采用的干擾抑制手段的作用進行恰當的預估，才能獲得較理想的效果。

參考文獻：

[1] 蔡仁鋼.電磁兼容原理和預測技術, 北京航空航天大學出版社,1997

[2] 張乃國.電源干擾與抗干擾, 華港出版社, 2003

（作者單位系國家廣電總局2022臺）