第一篇：開關(guān)電源電磁兼容經(jīng)驗談

開關(guān)電源電磁兼容經(jīng)驗談

隨著電力電子技術(shù)的發(fā)展，開關(guān)電源模塊因其相對體積小、效率高、工作可靠等優(yōu)點開始取代傳統(tǒng)整流電源而被廣泛應(yīng)用到社會的各個領(lǐng)域。但由于開關(guān)電源工作頻率高，內(nèi)部產(chǎn)生很快的電流、電壓變化，即dv/dt和di/dt，導致開關(guān)電源模塊將產(chǎn)生較強的諧波干擾和尖峰干擾，并通過傳導、輻射和串擾等耦合途徑影響自身電路及其它電子系統(tǒng)的正常工作，當然其本身也會受到其它電子設(shè)備電磁干擾的影響。這就是所討論的電磁兼容性問題，也是關(guān)于開關(guān)電源電磁兼容的電磁騷擾EMD與電磁敏感度EMS設(shè)計問題。由于國家開始對部分電子產(chǎn)品強制實行3C認證，因此一個電子設(shè)備能否滿足電磁兼容標準，將關(guān)系到這一產(chǎn)品能否在市場上銷售，所以進行開關(guān)電源的電磁兼容性研究顯得非常重要。

電磁兼容學是一門綜合性學科，它涉及的理論包括數(shù)學、電磁場理論、天線與電波傳播、電路理論、信號分析、通訊理論、材料科學、生物醫(yī)學等。

進行開關(guān)電源的電磁兼容性設(shè)計時，首先進行一個系統(tǒng)設(shè)計，明確以下幾點： 1.明確系統(tǒng)要滿足的電磁兼容標準；

2.確定系統(tǒng)內(nèi)的關(guān)鍵電路部分，包括強干擾源電路、高度敏感電路； 3.明確電源設(shè)備工作環(huán)境中的電磁干擾源及敏感設(shè)備； 4.確定對電源設(shè)備所要采取的電磁兼容性措施。一：DC/DC變換器內(nèi)部噪聲干擾源分析 1．二極管的反向恢復(fù)引起噪聲干擾

在開關(guān)電源中常使用工頻整流二極管、高頻整流二極管、續(xù)流二極管等，由于這些二極管都工作在開關(guān)狀態(tài)，如圖所示，在二極管由阻斷狀態(tài)到導通工作過程中，將產(chǎn)生一個很高的電壓尖峰VFP；在二極管由導通狀態(tài)到阻斷工作過程中，存在一個反向恢復(fù)時間trr，在反向恢復(fù)過程中，由于二極管封裝電感及引線電感的存在，將產(chǎn)生一個反向電壓尖峰VRP，由于少子的存儲與復(fù)合效應(yīng)，會產(chǎn)生瞬變的反向恢復(fù)電流IRP，這種快速的電流、電壓突變是電磁干擾產(chǎn)生的根源。

2．開關(guān)管開關(guān)動作時產(chǎn)生電磁干擾

在正激式、推挽式、橋式變換器中，流過開關(guān)管的電流波形在阻性負載時近似矩形波，含有豐富的高頻成分，這些高頻諧波會產(chǎn)生很強的電磁干擾，在反激變換器中，流過開關(guān)管的電流波形在阻性負載時近似三角波，高次諧波成分相對較少。開關(guān)管在開通時，由于開關(guān)時間很短

以及逆變回路中引線電感的存在，將產(chǎn)生很大的dV/dt突變和很高的尖峰電壓，在開關(guān)管的關(guān)斷時，由于關(guān)斷時間很短，將產(chǎn)生很大的di/dt突變和很高的電流尖峰，這些電流、電壓突變將產(chǎn)生很強的電磁干擾。

3．電感、變壓器等磁性元件引起的電磁干擾：在開關(guān)電源中存在輸入濾波電感、功率變壓器、隔離變壓器、輸出濾波電感等磁性元件，隔離變壓器初次級之間存在寄生電容，高頻干擾信號通過寄生電容耦合到次邊；功率變壓器由于繞制工藝等原因，原次邊耦合不理想而存在漏感，漏電感將產(chǎn)生電磁輻射干擾，另外功率變壓器線圈繞組流過高頻脈沖電流，在周圍形成高頻電磁場；電感線圈中流過脈動電流會產(chǎn)生電磁場輻射，而且在負載突切時，會形成電壓尖峰，同時當它工作在飽和狀態(tài)時，將會產(chǎn)生電流突變，這些都會引起電磁干擾； 4．控制電路中周期性的高頻脈沖信號如振蕩器產(chǎn)生的高頻脈沖信號等將產(chǎn)生高頻高次諧波，對周圍電路產(chǎn)生電磁干擾。

5．此外電路中還會有地環(huán)路干擾、公共阻抗耦合干擾，以及控制電源噪聲干擾等。6．開關(guān)電源中的布線設(shè)計非常重要，不合理布線將使電磁干擾通過線線之間的耦合電容和分布互感串擾或輻射到鄰近導線上，從而影響其它電路的正常工作。

7．熱輻射產(chǎn)生的電磁干擾，熱輻射是以電磁波的形式進行熱交換，這種電磁干擾影響其它電子元器件或電路的正常穩(wěn)定工作。二，外界的電磁干擾

對于某一電子設(shè)備，外界對其產(chǎn)生影響的電磁干擾包括：電網(wǎng)中的諧波干擾、雷電、太陽噪聲、靜電放電，以及周圍的高頻發(fā)射設(shè)備引起的干擾。三，電磁干擾的后果

電磁干擾將造成傳輸信號畸變，影響設(shè)備的正常工作。對于雷電、靜電放電等高能量的電磁干擾，嚴重時會損壞設(shè)備。而對于某些設(shè)備，電磁輻射會引起重要信息的泄漏。四，開關(guān)電源的電磁兼容設(shè)計

了解了開關(guān)電源內(nèi)部及外部電磁干擾源后，我們還應(yīng)知道，形成電磁干擾機理的三要素是還有傳播途徑和受擾設(shè)備。因此開關(guān)電源的電磁兼容設(shè)計主要從以下三個方面入手：1，減小干擾源的電磁干擾能量；2，切斷干擾傳播途徑；3，提高受擾設(shè)備的抗干擾能力。正確了解和把握開關(guān)電源的電磁干擾源及其產(chǎn)生機理和干擾傳播途徑，對于采取何種抗干擾措施以使設(shè)備滿足電磁兼容要求非常重要。由于干擾源有開關(guān)電源內(nèi)部產(chǎn)生的干擾源和外部的干擾源，而且可以說干擾源無法消除，受擾設(shè)備也總是存在，因此可以說電磁兼容問題總是存在。

下面以隔離式DC/DC變換器為例，討論開關(guān)電源的電磁兼容性設(shè)計： 1.DC/DC變換器輸入濾波電路的設(shè)計

如圖所示，F(xiàn)V1為瞬態(tài)電壓抑制二極管，RV1為壓敏電阻，都具有很強的瞬變浪涌電流的吸收能力，能很好的保護后級元件或電路免遭浪涌電壓的破壞。Z1為直流EMI濾波器，必須良好接地，接地線要短，最好直接安裝在金屬外殼上，還要保證其輸入、輸出線之間的屏蔽隔離，才能有效的切斷傳導干擾沿輸入線的傳播和輻射干擾沿空間的傳播。L1、C1組成低通濾波電路，當L1電感值較大時，還需增加如圖所示的V1和R1元件，形成續(xù)流回路吸收L1斷開時釋放的電場能，否則L1產(chǎn)生的電壓尖峰就會形成電磁干擾，電感L1所使用的磁芯最好為閉合磁芯，帶氣隙的開環(huán)磁芯的漏磁場會形成電磁干擾，C1的容量較大為好，這樣可以減小輸入線上的紋波電壓，從而減小輸入導線周圍形成的電磁場。2.高頻逆變電路的電磁兼容設(shè)計

如圖所示，C2、C3、V2、V3組成的半橋逆變電路，V2、V3為IGBT、MOSFET等開關(guān)元件，在V2、V3開通和關(guān)斷時，由于開關(guān)時間很快以及引線電感、變壓器漏感的存在，回路會產(chǎn)生較高的di/dt、dv/dt突變，從而形成電磁干擾，為此在變壓器原邊兩端增加R4、C4構(gòu)成的吸收回路，或在V2、V3兩端分別并聯(lián)電容器C5、C6，并縮短引線，減小ab、cd、gh、ef的引線電感。在設(shè)計中，C4、C5、C6一般采用低感電容，電容器容量的大小取決于引線電感量、回路中電流值以及允許的過沖電壓值的大小，LI2/2=C△V2/2公式求得C的大小，其中L為回路電感，I為回路電流，△V為過沖電壓值。

為減小△V，就必須減小回路引線電感值，為此在設(shè)計時常使用一種叫“多層低感復(fù)合母排”的裝置，由我所申請專利的該種母排裝置能將回路電感降低到足夠小，達10nH級，從而達到減小高頻逆變回路電磁干擾的目的。

從電磁兼容性設(shè)計角度考慮，應(yīng)盡量降低開關(guān)管V2、V3的開關(guān)頻率,從而降低di/dt、dv/dt值。另外使用ZCS或ZVS軟開關(guān)變換技術(shù)能有效降低高頻逆變回路的電磁干擾。在大電流或高電壓下的快速開關(guān)動作是產(chǎn)生電磁噪聲的根本，因此盡可能選用產(chǎn)生電磁噪聲小的電路拓撲，如在同等條件下雙管正激拓撲比單管正激拓撲產(chǎn)生電磁噪聲要小，全橋電路比半橋電路產(chǎn)生電磁噪聲要小。

如圖所示增加吸收電路后開關(guān)管上的電流、電壓波形與沒有吸收回路時的波形比較。

3.高頻變壓器的電磁兼容設(shè)計

在高頻變壓器T1的設(shè)計時，盡量選用電磁屏蔽性較好的磁芯材料。

如圖所示，C7、C8為匝間耦合電路，C11為繞組間耦合電容，在變壓器繞制時，盡量減小分布電容C11，以減小變壓器原邊的高頻干擾耦合到次邊繞組。另外為進一步減小電磁干擾，可在原、次邊繞組間增加一個屏蔽層，屏蔽層良好接地，這樣變壓器原、次邊繞組對屏蔽層間就形成耦合電容C9、C10，高頻干擾電流就通過C9、C10流到大地。

由于變壓器是一個發(fā)熱元件，較差的散熱條件必然導致變壓器溫度升高，從而形成熱輻射，熱輻射是以電磁波形式對外傳播，因此變壓器必須有很好的散熱條件。

通常將高頻變壓器封裝在一個鋁殼盒內(nèi)，鋁盒還可安裝在鋁散熱器上，并灌注電子硅膠，這樣變壓器即可形成較好的電磁屏蔽，還可保證有較好的散熱效果，減小電磁輻射。

4.輸出整流電路電磁兼容設(shè)計

如圖所示為輸出半波整流電路，V6為整流二極管，V7為續(xù)流二極管，由于V6、V7工作于高頻開關(guān)狀態(tài)，因此輸出整流電路的電磁干擾源主要是V6和V7，R5、C12和R6、C13分別連接成V6、V7的吸收電路，用于吸收其開關(guān)動作時產(chǎn)生的電壓尖峰，并以熱的形式在R5、R6上消耗。

減少整流二極管的數(shù)量就可減小電磁干擾的能量，因此同等條件下，采用半波整流電路比采用全波整流和全橋整流產(chǎn)生的電磁干擾要小。

為減小二極管的電磁干擾，必須選用具有軟恢復(fù)特性的、反向恢復(fù)電流小、反向恢復(fù)時間短的二極管器件。從理論上講，肖特基勢壘二極管（SBD）是多數(shù)載流子導流，不存在少子的存儲與復(fù)合效應(yīng)，因而也就不會有反向電壓尖峰干擾，但實際上對于較高反向工作電壓的肖特基二極管，隨著電子勢壘厚度的增加，反向恢復(fù)電流會增大，也會產(chǎn)生電磁噪聲。因此在輸出電壓較低的情況下選用肖特基二極管作直流二極管產(chǎn)生的電磁干擾會比選用其它二極管器件要小。

5.輸出直流濾波電路的電磁兼容設(shè)計

輸出直流濾波電路主要用于切斷電磁傳導干擾沿導線向輸出負載端傳播，減小電磁干擾在導線周圍的電磁輻射。

如圖所示，L2、C17、C18組成的LC濾波電路，能減小輸出電流、電壓紋波的大小，從而減小通過輻射傳播的電磁干擾，濾波電容C17、C18盡量采用多個電容并聯(lián)，減小等效串聯(lián)電阻，從而減小紋波電壓，輸出電感L2值盡量大，減小輸出紋波電流的大小，另外電感L2最好使用不開氣隙的閉環(huán)磁芯，最好不是飽和電感。在設(shè)計時，我們要記住，導線上有電流、電壓的變化，在導線周圍就有變化的電磁場，電磁場就會沿空間傳播形成電磁輻射。C19用于濾除導線上的共模干擾，盡量選用低感電容，且接線要短，C20、C21、C22、C23用于濾除輸出線上的差模干擾，宜選用低感的三端電容，且接地線要短，接地可靠。Z3為直流EMI濾波器，根據(jù)情況使用或不使用，是采用單級還是多級濾波器，但要求Z3直接安裝在金屬機箱上，最好濾波器輸入、輸出線能屏蔽隔離。

6.接觸器、繼電器等其它開關(guān)器件電磁兼容設(shè)計

繼電器、接觸器、風機等在掉電后，其線圈將產(chǎn)生較大的電壓尖峰，從而產(chǎn)生電磁干擾，為此在直流線圈兩端反并聯(lián)一個二極管或RC吸收電路，在交流線圈兩端并聯(lián)一個壓敏電阻用于吸收線圈掉電后產(chǎn)生的電壓尖峰。同時要注意如果接觸器線圈電源與輔助電源的輸入電源為同一個電源，之間最好通過一個EMI濾波器。繼電器觸頭動作時也將產(chǎn)生電磁干擾，因此要在觸頭兩端增加RC吸收回路。7.開關(guān)電源箱體結(jié)構(gòu)的電磁兼容設(shè)計

材料選擇：沒有“磁絕緣”材料，電磁屏蔽是利用“磁短路”的原理，來切斷電磁干擾在設(shè)備內(nèi)部與外界空氣中的傳播路徑。在進行開關(guān)電源的箱體結(jié)構(gòu)設(shè)計時，要充分考慮對電磁干擾的屏蔽效能，對于屏蔽材料的選擇原則是，當干擾電磁場的頻率較高時，選用高電導率的金屬材料，屏蔽效果較好；當干擾電磁波的頻率較低時，要采用高導磁率的金屬材料，屏蔽效果較好；在某些場合下，如果要求對高頻和低頻電磁場都具有良好的屏蔽效果時，往往采用高電導率和高導磁率的金屬材料組成多層屏蔽體。

孔洞、縫隙、搭接處理方法：采用電磁屏蔽方法無需重新設(shè)計電路，便可達到很好的電磁兼容效果。理想的電磁屏蔽體是一個無縫隙、無孔洞、無透入的導電連續(xù)體，低阻抗的金屬密封體，但是一個完全密封的屏蔽體是沒有實用價值的，因為在開關(guān)電源設(shè)備中，有輸入、輸出線過孔、散熱通風孔等孔洞，以及箱體結(jié)構(gòu)部件之間的搭接縫隙，如果不采取措施將會產(chǎn)生電磁泄漏，使箱體的屏蔽效能降低、甚至完全喪失。因此在開關(guān)電源箱體設(shè)計時，金屬板之間的搭接最好采用焊接，無法焊接時要使用電磁密封墊或其它的屏蔽材料，箱體上的開孔要小于要屏蔽的電磁波的波長的1/2，否則屏蔽效果將大大降低；對于通風孔，在屏蔽要求不高時可以使用穿孔金屬板或金屬化絲網(wǎng)，在要求既要屏蔽效能高，又要通風效果好時選用截至波導管等方法，提高屏蔽體的屏蔽效能。如果箱體的屏蔽效能仍無法滿足要求時，可以在箱體上噴涂屏蔽漆。除了對開關(guān)電源整個箱體的屏蔽之外，還可以對電源設(shè)備內(nèi)部的元件、部件等干擾源或敏感設(shè)備進行局部屏蔽。

在進行箱體結(jié)構(gòu)設(shè)計時，針對設(shè)備上所有會受到靜電放電試驗的部分，設(shè)計出一條低阻抗的電流泄放路徑，箱體必須有可靠的接地措施，并且要保證接地線的載流能力，同時將敏感電路或元件遠離這些泄放回路，或?qū)ζ洳捎秒妶銎帘未胧τ诮Y(jié)構(gòu)件的表面處理，一般主要電鍍銀、鋅、鎳、鉻、錫，這需要從導電性能、電化學反應(yīng)、成本及電磁兼容性等多方面考慮后做出選擇。

8.元器件布局與布線中的電磁兼容設(shè)計：

對于開關(guān)電源設(shè)備內(nèi)部元器件的布局必須整體考慮電磁兼容性的要求，設(shè)備內(nèi)部的干擾源會通過輻射和串擾等途徑影響其它元件或部件的工作，研究表明，在離干擾源一定距離時，干擾源的能量將大大衰減，因此合理的布局有利于減小電磁干擾的影響。

EMI輸入輸出濾波器最好安裝在金屬機箱的入口處，并保證其輸入線與輸出線電磁環(huán)境的屏蔽隔離。

敏感電路或元件要遠離發(fā)熱源。

對于開關(guān)電源產(chǎn)品，我們一般須遵守以下布線原則： 8.1 主電路輸入線與輸出線分開走線。8.2 EMI濾波器輸入線與輸出線分開走線。8.3 主電路線與控制信號線分開走線。8.4 高壓脈沖信號線最好分開單獨走線。

8.5 分開布線的原則是避免平行走線，可以垂直交叉，線束之間距離在20mm以上。8.6 電纜不要貼著金屬外殼和散熱器走線，保證一定距離。8.7 雙絞線、同軸電纜及帶狀電纜在EMC設(shè)計中的使用

雙絞線、同軸電纜都能有效的抑制電磁干擾。在脈沖信號傳輸線路中常使用雙絞線，控制輔助電源線和傳感器信號線最好用雙絞屏蔽線。因為雙絞線兩根線之間有很小的回路面積，而且雙絞線的每兩個相鄰的回路上感應(yīng)出的電流具有大小相等、方向相反，產(chǎn)生的磁場相互抵消，這樣就可以減小因輻射引起的差模干擾，不過雙絞線絞合的圈數(shù)最好為偶數(shù)，且每單位波長所絞合的圈數(shù)愈多，消除耦合的效果愈好。使用時注意雙絞線和同軸電纜兩端不能同時接地，只能單端接地，而對屏蔽線，屏蔽層兩端接地能既能屏蔽電場還能屏蔽磁場，單端接地只能屏蔽電場。使用同軸電纜時還要注意，其屏蔽層必須完全包覆信號線接地，即接頭與電纜屏蔽層必須3600搭接，才能有效屏蔽電磁場，如圖4所示，信號線裸露部分仍可以與外界形成互容耦合，降低屏蔽效能。

帶狀電纜適合于短距離的信號傳輸，我們知道為了降低差模信號的電磁輻射，必須減小信號線和信號回流線所形成的回路面積，因此在設(shè)計帶狀電纜布局時，最好將信號線與接地線間隔排列。如圖3所示，其中S為信號線，G為信號地線。

9．元器件的選擇

熱傳播的方式有傳導、對流和輻射，熱輻射是以電磁波的形式向空中傳播的，熱傳導也會向周圍其它元件傳導熱量，這些都會影響其它元器件或電路的正常工作，因此從元器件熱設(shè)計方面考慮要盡量留有較大余量，以降低元器件的溫升及器件表面的溫度，除元器件對溫升有特殊要求外，一般開關(guān)電源要求內(nèi)部元件溫度小于90℃，內(nèi)部環(huán)境溫度不超過65℃，以減小熱輻射干擾。

對數(shù)字集成電路，從電磁兼容性角度看應(yīng)多選用高噪聲容限的CMOS器件代替低噪聲容限的TTL器件。

盡量使用低速、窄帶元件和電路。

選用分布電感較小的SMP元件，選用高頻特性好、等效串聯(lián)電感低的陶瓷介質(zhì)電容器、高頻無感電容器、三端電容器和穿心電容器等作濾波電容。10.控制電路及PCB的電磁兼容設(shè)計

信號地是指信號電流流回信號源的一條低阻抗路徑。在設(shè)計中往往由于接地方法不恰當而產(chǎn)生地環(huán)路干擾和公共阻抗耦合干擾。因此要合理選用接地方式，接地的方式有單點接地、多點接地和混合接地。

地環(huán)路干擾：常發(fā)生在通過較長電纜連接，地相距較遠的設(shè)備之間。原因是由于地環(huán)路電流的存在，使兩個設(shè)備的地電位不同。通常用光電耦合器或隔離變壓器進行“地”隔離，消除地環(huán)路干擾。由于隔離變壓器繞組之間寄生電容較大，即使采取屏蔽措施的隔離變壓器通常也只用于1MHZ以下的信號隔離，超過1MHZ時多采用光電耦合器隔離。

公共阻抗耦合：當兩個電路的地電流流過一個公共阻抗時，就會發(fā)生公共阻抗耦合。由于地線是信號回流線，一個電路的工作狀態(tài)必然會影響地線電壓，當兩個電路共用一段地線時，地線的電壓就會同時受到兩個電路工作狀態(tài)的影響。

可見無論是地環(huán)路干擾還是公共阻抗耦合問題都是由于地線阻抗引起的，因此在設(shè)計時一定要考慮盡量降低地線阻抗與感抗。

如何減小控制電源噪聲：電源線上有電流突變，就會產(chǎn)生噪聲電壓。在靠近芯片的位置增加解耦電容，能有效減小噪聲。如果是高頻電流負載，則采用多個同容量的高頻電容和無感電容并聯(lián)能獲得更好的效果。注意電容容量并非越大越好，主要根據(jù)其諧振頻率、提供脈沖電流頻率來選擇。

印制板合理的布置地線將能有效的減小印制板的輻射以及提高其抗輻射干擾能力，請注意 ? 布置地線網(wǎng)絡(luò)：在雙面板的兩面布置最多的平行地線。

? 對于一些關(guān)鍵信號（如脈沖信號和對外界較敏感的電平信號）的地線的布置必須盡量縮小引線長度，減小信號的回流面積。如果是雙面板，地線和信號線可以在印制板兩面并聯(lián)平行走線。

? 若是多層線路板，且既有數(shù)字地又有模擬地，則數(shù)字地和模擬地必須布置在同一層，減小它們之間的耦合干擾。

? 在實際電路中常發(fā)生公共阻抗耦合，因此要根據(jù)實際情況選擇正確的接地方式。11.其它方法

11.1.IGBT,MOSFET等開關(guān)元件的驅(qū)動脈沖信號增加一個-5V～-10V的負電平，提高驅(qū)動信號的抗干擾能力。或驅(qū)動信號采用光纖傳輸技術(shù)，光纖適宜于遠距離傳輸，具有抗干擾能力強的特點。

11.2.通過軟件的編程技術(shù)，提高開關(guān)電源的抗干擾能力，為了防止電平信號中的毛刺，引起軟件的誤判斷及誤動作，可以通過多次采樣等數(shù)字濾波方法來濾除干擾信號。

第二篇：電磁兼容心得體會

電磁兼容大作業(yè)三

電磁兼容課學習心得

在本學期的學習中，我對電磁兼容在理論方面的理解程度大大加深，電磁兼容設(shè)計實際上就是針對電子產(chǎn)品中產(chǎn)生的電磁干擾進行優(yōu)化設(shè)計，使之能成為符合各國或地區(qū)電磁兼容性標準的產(chǎn)品。EMC的定義是：在同一電磁環(huán)境中，設(shè)備能夠不因為其它設(shè)備的干擾影響正常工作，同時也不對其它設(shè)備產(chǎn)生影響工作的干擾。

1，主要學習內(nèi)容

1、電磁干擾的危害主要體現(xiàn)在兩個方面：一是電氣、電子設(shè)備之間的相互影響；二是電磁污染對人體的影響。

2、電磁兼容研究的目的是為了消除或降低自然的和人為的電磁干擾，減少其危害，提高設(shè)備或系統(tǒng)的抗電磁干擾能力，保證設(shè)備或系統(tǒng)的電磁兼容性。

3、電磁兼容學科的主要研究內(nèi)容：

1、電磁干擾特性及其傳播原理

研究電磁干擾特性及其傳播耦合理論是電磁兼容學最基本的的任務(wù)之一。

2、電磁危害及電磁頻譜管理

有效地管理、合理地利用電磁頻譜是電磁兼容的一項必要內(nèi)容。

3、電磁干擾的工程分析方法及控制技術(shù)

電磁兼容控制技術(shù)始終是電磁兼容學科中最活躍的課題。

4、電磁兼容的設(shè)計方法 費效比的綜合考慮是電磁兼容性設(shè)計中的一項重要內(nèi)容。

5、電磁兼容性測量和試驗技術(shù)

電磁兼容性測量和試驗是一項非常重要的工作，它是產(chǎn)品電磁兼容性的最終考核手段并且應(yīng)當貫穿于產(chǎn)品開發(fā)、試制的整個過程。

6、電磁兼容標準和工程管理

電磁兼容性標準時電磁兼容件設(shè)計和試驗的依據(jù)。

7、電磁兼容分析和預(yù)測

電磁兼容分析和預(yù)測是合理的電磁兼容性設(shè)計的的基礎(chǔ)。

8、電磁脈沖及其防護

電磁脈沖的干擾及其防護已成為近年來電磁兼容學科的一個重要研究內(nèi)容。

4、電磁兼容設(shè)計方法：

1、問題解決法

問題解決法是先研制設(shè)備，然后針對調(diào)試中出現(xiàn)的電磁干擾問題，采用各種電磁干擾抑制技術(shù)加以解決。

2、規(guī)范法

規(guī)范法是按頒布的電磁兼容性標準和規(guī)范進行設(shè)備或系統(tǒng)的設(shè)計制造。

3、系統(tǒng)法

系統(tǒng)法是利用計算機軟件對某一特定系統(tǒng)的設(shè)計方案進行電磁兼容性分析和預(yù)測。

3，對典型問題的體會

1、對振鈴電壓的抑制 由于變壓器的初級有漏感，當電源開關(guān)管V1由飽和導通到截止關(guān)斷時會產(chǎn)生反電動勢，反電動勢又會對變壓器初級線圈的分布電容進行充放電，從而產(chǎn)生阻尼振蕩，即產(chǎn)生振鈴，如圖4所示。變壓器初級漏感產(chǎn)生反電動勢的電壓幅度一般都很高，其能量也很大，如不采取保護措施，反電動勢一般都會把電源開關(guān)管擊穿，同時反電動勢產(chǎn)生的阻尼振蕩還會產(chǎn)生很強的電磁輻射，不但對機器本身造成嚴重干擾，對機器周邊環(huán)境也會產(chǎn)生嚴重的電磁干擾。

2、對輻射干擾信號的抑制

電磁輻射干擾也是通過電磁感應(yīng)的方式，由帶電體或電流回路及磁感應(yīng)回路對外產(chǎn)生電磁輻射的。任何一根導體都可以看成是一根電磁感應(yīng)天線，任何一個電流回路都可以看成是一個環(huán)形天線，電感線圈和變壓器漏感也是電磁感應(yīng)輻射的重要器件。要想完全抑制電磁輻射是不可能的，但通過對電路進行合理設(shè)計，或者采取部分屏蔽措施，可以大大減輕電磁干擾的輻射。

例如，盡量縮短電路引線的長度和減小電流回路的面積，是減小電磁輻射的有效方法；正確使用儲能濾波電容，把儲能濾波電容盡量近地安裝在有源器件電源引線的兩端，每個有源器件獨立供電，或單獨用一個儲能濾波電容供電(充滿電的電容可以看成是一個獨立電源)，防止各電路中的有源器件(放大器)通過電源線和地線產(chǎn)生串擾；把電源引線的地和信號源的地嚴格分開，或?qū)π盘栆€采取雙線并行對中交叉的方法，讓干擾信號互相抵消，也是一種減小電磁輻射的有效方法；利用散熱片也可以對電磁干擾進行局部屏蔽，對信號引線還可以采取雙地線并行屏蔽的方法，讓信號線夾在兩條平行地線的中間，這相當于雙回路，干擾信號也會互相抵消，屏蔽效果非常顯著；機器或敏感器件采用金屬外殼是最好的屏蔽電磁干擾方法，但非金屬外殼也可以噴涂導電材料(如石墨)進行電磁干擾屏蔽。

第三篇：電磁兼容整改

1、整改階段，此階段是產(chǎn)品EMC設(shè)計的初步階段,及在產(chǎn)品第一論開始設(shè)計時，并沒有考慮EMC方面的問題，等到產(chǎn)品功能調(diào)試完成，樣子出來后進行EMC測試時，才發(fā)現(xiàn)EMC問題的存在，于是通過采用各種臨時措施使產(chǎn)品通過EMC測試。用這種方法即使使產(chǎn)品最終達到標準規(guī)定的EMC要求，常常也會因要進行較大的改動，導致較高的成本。如果是因為屏蔽問題往往會涉及結(jié)構(gòu)模具改動，如果因為接口濾波問題就會對產(chǎn)品原理圖進行改動，同時導致PCB的重新設(shè)計，還有可能會因為系統(tǒng)接地問題，那就會對整個產(chǎn)品系統(tǒng)重新做調(diào)整，重新設(shè)計。深圳有一家著名的儀器企業(yè)某款產(chǎn)品由于電磁兼容問題整改導致產(chǎn)品延遲海外上市一年，同時研發(fā)費用增加五十萬元人民幣！這種通過研發(fā)后期測試發(fā)現(xiàn)問題然后再對產(chǎn)品進行的測試修補的方法，往往會導致企業(yè)產(chǎn)品不能及時取得認證而上市。它是目前很多走向國際市場公司研發(fā)部門所面臨的困惑。整改的概念與企業(yè)產(chǎn)品開發(fā)流程也不符合。

2、技術(shù)設(shè)計階段。這個階段，企業(yè)一般已經(jīng)有了一定EMC的技術(shù)，并有時還會有專職的EMC工程師負責EMC工作，與其它開發(fā)人員一起在產(chǎn)品功能設(shè)計的同時，考慮EMC問題，如產(chǎn)品設(shè)計時會考慮濾波，屏蔽，接地等。企業(yè)的產(chǎn)品工程師還會通過短期的培訓以掌握EMC設(shè)計的基本方法，甚至有些企業(yè)會將EMC設(shè)計與產(chǎn)品開發(fā)的流程結(jié)合在一起。能從設(shè)計流程的早期階段就導入一定的EMC設(shè)計策略,從產(chǎn)品設(shè)計源頭考慮EMC問題，這于整改階段使用后期整改的方法來解決產(chǎn)品所有的EMC問題已經(jīng)有了很大的進步，不但減少許多不必要的人力及研發(fā)成本，縮短產(chǎn)品上市周期。但是，處于這個階段的EMC設(shè)計方法，也有很多局限性，具體表現(xiàn)在：

a.參與EMC設(shè)計人員掌握了一些EMC設(shè)計原理和理論知識，如，他們懂得如何設(shè)計濾波器、如何設(shè)計屏蔽，如何進行PCB布線布線，如何防止串擾等等，但是他們往往缺乏結(jié)合產(chǎn)品系統(tǒng)的特點，從產(chǎn)品系統(tǒng)結(jié)構(gòu)構(gòu)架上來考慮EMC問題。

b.設(shè)計過程中沒有引入風險的意思，也沒有風險評估手段，因此不能預(yù)測后期會產(chǎn)生后果，并有量的把握。

c.設(shè)計太理論化，而且各個部分的設(shè)計相對分散。如，各個EMC性能非常好的模塊組合在一起不一定是一個EMC性能很好的系統(tǒng)。

d.沒有方法論的指導，因此，對于一些可以從多方面可以解釋的設(shè)計，很容易引起爭論。其實，這階段還是屬于技術(shù)應(yīng)用的混濁狀態(tài)，縱然設(shè)計人員已經(jīng)掌握了“技術(shù)”，但是還不能將其轉(zhuǎn)化為簡單可行的“方法”，因此也很難實現(xiàn)一些仿真。目前大多數(shù)企業(yè)（而且是國內(nèi)EMC技術(shù)比較領(lǐng)先或投入比較多的企業(yè)）都處在這個狀態(tài)中。

3、方法論階段，將1，2階段的整改和設(shè)計技術(shù)上升為一種方法論，通過此方法論可以很好的，系統(tǒng)的指導產(chǎn)品的設(shè)計。可以運用這個方法論輸出詳細、系統(tǒng)的分析報告，分析有利有節(jié)。不但有充分的理論依據(jù)還緊密與產(chǎn)品的特點結(jié)合在一起。如果說上一階段的EMC設(shè)計是從技術(shù)本身出發(fā)的，那么這個階段強調(diào)產(chǎn)品的本身，并實現(xiàn)技術(shù)與產(chǎn)品緊密結(jié)合。本書

所述的“產(chǎn)品EMC設(shè)計風險評估法”EMC設(shè)計技術(shù)發(fā)展到這個階段的產(chǎn)物，它看上去似乎脫離的EMC技術(shù)本身，實質(zhì)上與EMC技術(shù)是密不可分的，方法論也是建立在各種“零散”技術(shù)的基礎(chǔ)上的。

4、仿真階段。設(shè)計人員要很好的運用仿真軟件，建立一種符合產(chǎn)品實際情況的模型為產(chǎn)品設(shè)計服務(wù)，就要用方法論。方法論是仿真的基礎(chǔ)和前提條件。它是產(chǎn)品EMC設(shè)計技術(shù)發(fā)展的最高階段，仿真軟件實現(xiàn)了方法論的電腦輔助自動化設(shè)計，大大減輕人工的投入，這是EMC設(shè)計技術(shù)的最高境界。

前言

電磁干擾的觀念與防制﹐在國內(nèi)已逐漸受到重視。雖然目前國內(nèi)并無嚴格管制電子產(chǎn)品的電磁干擾（EMI）﹐但由于歐美各國多已實施電磁干擾的要求﹐加上數(shù)字產(chǎn)品的普遍使用﹐對電磁干擾的要求已是刻不容緩的事情。筆者由于啊作的關(guān)系﹐經(jīng)常遇到許多產(chǎn)品已完成成品設(shè)計﹐因無法通過EMI測試﹐而使設(shè)計工程師花費許多時間和精力投入EMI的修改﹐由于屬于事后的補救﹐往往投入許多時間與金錢﹐甚而影響了產(chǎn)品上市的時機

2.正確的診斷

要解決產(chǎn)品上的EMI問題﹐若能在產(chǎn)品設(shè)計之初便加以考慮﹐則可以節(jié)省事后再投入許多時間與金錢。由于目前EMI Design-in的觀念并不是十分普遍﹐而且由于事先的規(guī)劃并不能保證其成品可以完全符合電磁干擾的測試在﹐所以如何正確的診斷EMI問題﹐對于設(shè)計工程師及EMI工程師是非常重要的。

事實上﹐我們?nèi)绻袳MI當做一種疾病﹐當然平時的預(yù)防保養(yǎng)是很重要的﹐而一旦有疾病則正確的診斷﹐才能得到快速的痊愈﹐沒有正確的診斷﹐找不到病癥的源頭﹐往往事倍功半而拖延費時。故在EMI的問題上﹐常常看到一個EMI有問題的產(chǎn)品﹐由于未能找到造成EMI問題的關(guān)鍵﹐花了許多時間﹐下了許多對策﹐卻始終無法解決﹐其中亦不乏專業(yè)的EMI工程師。以往談到EMI往往強調(diào)對策方法﹐甚而視許多對策秘決或絕招﹐然而沒有正確的診斷﹐而在產(chǎn)品上加了一大堆EMI抑制組件﹐其結(jié)果往往只會使EMI情況更糟。筆者起初接觸產(chǎn)品EMI對策修改時﹐會聽到資深EMI工程師說把所有EMI對策拿掉﹐就可以通過測試。初聽以為是句玩笑話﹐如今回想這是很寶貴的經(jīng)驗談。而后亦聽到許多EMI工程師談到類似的經(jīng)驗。本文中將舉出實際的例子﹐讓讀者更加了解EMI的對策觀念。一般提到如何解決EMI問題﹐大多說是case by case,當然從對策上而言﹐每一個產(chǎn)品的特性及電路板布線（layout)情況不同﹐故無法用幾套方法而解決所有EMI的問題﹐但是長久以來﹐我們一直想要把處理EMI問題并做適當?shù)膶Σ擤o另外也提供專業(yè)的EMI工程師一種參考方法。在此我們把電磁干擾與對策的一些心得經(jīng)驗整理﹐希望能對讀者有些幫助。

3.EMI初步診斷步驟

我們提出一套EMI診斷上的參考驟﹐希望用有系統(tǒng)的方式﹐快速的找出EMI的問題。我們

并不準備探討一些理論計算或公式推演﹐將從實務(wù)上說明。

當一個產(chǎn)品無法通過EMI測試﹐首先就要有一個觀念﹐找出無法通過的問題點﹐此時千萬不能有主觀的念頭﹐要在那些地方下對策。常常有許多有經(jīng)驗的EMI工程師﹐由于修改過許多相關(guān)產(chǎn)品﹐對于產(chǎn)品可能造成EMI問題的地方也非常了解﹐而習慣直接就下藥方﹐當然一般皆可能非常有效﹐但是偶而也會遇到很難修改下來﹐最后發(fā)現(xiàn)問題的關(guān)鍵都是起行認為不可能的地方﹐之所以會種疏失﹐就是由于太主觀了。因此﹐不論產(chǎn)品特性熟不熟﹐我們都要逐一再確認一次﹐甚而多次確認。這是因為造成EMI的問題往往是錯綜復(fù)雜﹐并非單一點所造成。故反復(fù)的做確認及診斷是非常重要的。

我們將初步的診斷步驟詳列于下﹐并加以說明其關(guān)鍵點﹐這些步驟看來似乎非常平凡簡單﹐不像介紹對策方法各種理論秘籍絕招層出不窮﹐變化奧妙。其實﹐許多資深EMI工程師在其對策處理時﹐大部份的時間都在重復(fù)這些步驟與判斷。筆者要再次強調(diào)﹐只有真正找到造成EMI問題的關(guān)鍵﹐才是解決EMI的最佳途徑﹐若僅憑理論推測或經(jīng)驗判斷﹐有時反而會花費更多的時間和精力。

■步驟一

將桌子轉(zhuǎn)到待測（EUT）最大發(fā)射的位置﹐初步診斷可能的原因﹐并關(guān)掉EUT電源加以確認。

（說明）

由于EMI測試上﹐EUT必須轉(zhuǎn)360度而天線由1m到4m變化﹐其目的是要記錄輻射最大的情況。同樣地﹐當我們發(fā)現(xiàn)無法通過測試時﹐首先我們先將天線位置移到噪聲接收最大高度﹐然后將桌子轉(zhuǎn)到最差角度﹐此時我們知道在EUT面對天線的這一面輻射最強﹐故可以初步推測可能的原因﹐如此處屏蔽不佳或靠近輻射源或有電線電纜經(jīng)過等。

另外須注意的是要關(guān)掉EUT的電源﹐看噪聲是否存在﹐以確定噪聲確實是由EUT所產(chǎn)生。曾見測試Monitor一直無法解決某一點的干擾﹐結(jié)果其噪聲是由PC所造成而非Monitor的問題﹐亦有在OPEN SITE測試Monitor發(fā)現(xiàn)某幾點無法通過﹐由測試接收儀器的聲音判斷應(yīng)是Monitor產(chǎn)生﹐結(jié)果關(guān)掉電源發(fā)現(xiàn)噪聲依然存在﹐所以關(guān)掉EUT電源的步驟是必須的﹐而且通常容易被忽略。

■步驟二

將連接EUT的周邊電纜逐一取下﹐看干擾的噪聲是否降低或消失。

（說明）

若取下某一電纜而干擾的頻率減小或甚而消失﹐則可知此電纜已成為天線將機板內(nèi)的噪聲輻射出來。事實上﹐仔細分析造成EMI的關(guān)鍵﹐我們可以用一個很簡單的模式來表示。任何EMI的Source必須要有天線的存在﹐才能產(chǎn)生輻射的情形﹐若僅單獨存在噪聲源而沒有天線的條件﹐此輻射量是很小的﹐若將其連接到天線則由于天線效應(yīng)便把能量輻射到空間。所以EMI的對策除了針對噪聲源（Source)做處理外﹐最重要的查破壞產(chǎn)生輻射的條

件----天線。以往我們最常看到談EMI對策離不開屏蔽（Shielding),濾波（Filter),接地（Grounding)﹐對于接地往往一塊電路板多已固定﹐而無法再做處理﹐因為這一部份在電路板布線（Layout)時就須仔細考慮﹐若板子已完成則此時可變動的空間就非常小﹐一般方式僅能找出噪聲小的接地處用較粗的地線連接﹐減低共模（Common mode)噪聲。屏蔽所牽涉的材質(zhì)與花費亦甚高﹐濾波的方式則是常可見Bead電感等﹐往往用了一大堆亦不甚見效﹐何以如此﹐許多時候是我們沒有解決其輻射的天線效應(yīng)。一般而言﹐噪聲的能量并不會因加一些對策組件便消失﹐也就是能量不減﹐ 我們所要做的工作是如何避免噪聲輻射到空間（輻射測試）或由電源傳出（傳導測試）。

在此我們整理了產(chǎn)生輻射常見的幾種情形供讀者參考。

（1）機器外部連接之電纜成為輻射天線

由于機器本身外部所連接的電纜成為天線效應(yīng)﹐將噪聲輻射到空間﹐此時噪聲的大小和電纜的長度有關(guān)﹐因電纜的天線效應(yīng)相對于噪聲半波長時共振情形會最大﹐也往往是造成EMI無法通過測試。在解決這個問題前必須要做一些判斷﹐否則很容易疏忽而浪費時間。（a）噪聲是由機器內(nèi)部電路板或接地所產(chǎn)生

此情形為將電纜取下﹐或加一Core則噪聲減低或消失。此時必須做的一個步驟是將線靠近機器（不須直接連接）看噪聲是否會存在﹐若噪聲并沒有升高﹐則可確實判定由機器內(nèi)部產(chǎn)生﹐若將電纜靠近而干擾噪聲馬上升高﹐由此時請參考（b）的說明。

（b）噪聲是由機器內(nèi)部耦合到電纜線上﹐而使電纜成為輻射天線。

這一點是許多測試工程師容易忽略的。此情形如（a）中所提到的﹐只要將一條電纜靠近﹐則可從頻譜上看到噪聲立刻升高﹐此表示噪聲已不單純是由線上所輻射出﹐而是機器本身的噪聲能量相當大﹐一旦有天線靠近則立刻會耦合至天線而輻射出來。在實際測試中﹐我們發(fā)現(xiàn)許多通訊產(chǎn)品有這類情形發(fā)生﹐此時若單純用Core或Bead去處理﹐并不能真正的解決問題。

（2）機器內(nèi)部的引線﹐連接線成為輻射天線

由于許多產(chǎn)品內(nèi)部常有一些電線彼此連接工作廳﹐當這些線靠近噪聲源很容易成為天線﹐將噪聲輻射出去。針對此點的判斷﹐在200MHz以下之噪聲﹐我們可以在線上加一Core來判斷噪聲是否減低﹐而對于200MHz以上之高頻噪聲﹐我們可以將線的位置做前后左右的移動﹐看噪聲是否會增大或減小。

（3）電路板上的布線成為輻射天線

由于走線太長或靠近噪聲源而本身被耦合成為發(fā)射天線﹐此種情形當外部電纜都取下﹐而僅剩電路板時﹐在頻譜儀上可看見噪聲依然存在﹐此時可用探棒測量電路板噪聲最強的地方﹐找到輻射的問題加以解決。關(guān)于探測的工具及方法﹐將于后詳細說明。

（4）電路 板上的組件成為輻射來源

由于所使用的IC或CPU本身在運作時產(chǎn)生很大的輻射﹐使得EMI測試無法通過﹐卵石種

情往往在經(jīng)過（1）﹑（2）﹑（3）的分析后噪聲依然存在﹐通常解決的方法不外換一個類似的組件﹐看EMI特性是否會好一些。另外就是電路板重新布線時﹐將其擺放于影響最小的位置﹐也就是附近沒有I/O Port及連接線等經(jīng)過﹐當然若情況允許﹐將整個組件用金屬外殼包覆（Shielding)也是一種快速有效的方法。

由以上的分析介紹我們可以了解﹐造成電磁干擾輻射最關(guān)鍵的地方就是電線的問題﹐當有了適當?shù)奶炀€條件存在很容易就產(chǎn)生干擾﹐另外電源線往往亦是造成天線效應(yīng)的主因 ﹐這是在許EMI對策中最容易疏忽的。

■ 步驟三

電源線無法移去﹐可在其上夾Core或水平垂直擺動﹐看噪聲是否有減小或變化。若產(chǎn)品有電池設(shè)備則可取下電源線判斷﹐如Notebook PC等。

（說明）

如前所述電源線往往是會成為輻射天線﹐尤其是Desktop PC類產(chǎn)品﹐往往300MHz以上的噪聲會由空間耦合到電源線上﹐所以判斷產(chǎn)品的電源線是否受到感染是必須的步驟。由于噪聲頻帶的影響﹐對200MHz以下可用加Core的方式（可一次多加數(shù)個）判斷﹐對于200MHz以上的噪聲﹐由于此時Core的作用不大﹐可將電源線水平擺放和垂直擺放﹐看干擾噪聲是否有差別﹐若水平和垂直有很明顯的差別﹐則可一邊擺動電源線一邊看頻譜儀（Spectrum)上噪聲之大小有否變化﹐如此便可知道電源線有否干擾。

至于若發(fā)現(xiàn)電源線會產(chǎn)生輻射時如何解決﹐一般皆不好處理﹐通常先想辦法使機器內(nèi)的噪聲減小﹐以避免電源線的二次輻射﹐而使用Shielded線一般對輻射的影響并不大﹐故換一條不同長度的電源線﹐有時也會有很好的效果。

由這一點我們可知道﹐除了要使可冊產(chǎn)生輻射噪聲的組件遠離I/O Port外﹐其也須盡量遠離電源線及Switching power supply的板子﹐以免耦合到電源線上使得輻射及傳導皆無法通過測試。

■步驟四

檢查電纜接頭端的接地螺絲是否旋緊及外端接地是否良好。

（說明）

依前三項方式大略找了一下問題后﹐我們必須再做一些檢查﹐因為透過這些檢查﹐也許不須做任何修改﹐便可通過EMI測試。例如檢查電纜端的螺絲是否鎖緊﹐有時將松掉的螺絲上緊﹐可加強電纜線的屏蔽效果。另外可檢查看看機器外接的Connector的接地是否良好﹐若外殼為金屬而有噴漆﹐則可考慮將Connector處的噴漆刮掉﹐使其接地效果較佳。另外若使用Shielded的電纜線﹐必須檢查接頭端處外覆的金屬綱是否和其鐵蓋密合﹐許多不佳的屏蔽線（RS232）多因線接頭的外覆屏蔽金屬綱未冊和連接端的地密合﹐以致無法充份達到屏蔽的效果。

各種接頭如Keyboard及Power supply常常由于接頭的插頭與機器上的插座間的密合度不好

﹐影響了干擾噪聲的輻射。檢查的方式可將接頭拔掉看噪聲是否減小﹐減小表示兩種冊可﹐一為線上本身輻射干擾﹐另一為接頭間接觸不好﹐此時插上接頭﹐用手銷微將接頭端左右搖動﹐看噪聲是否會減小或消失﹐若會減小可將Keyboard或Power supply的連接頭﹐用銅箔膠帶貼一圈﹐以增加其和機器接頭的密合度﹐這一點也是實測上很容易被疏忽﹐而會誤判機器的EMI為何每次測時好時壞﹐或花許多時間在其它的對策上面.

第四篇：電磁兼容論文

本學期，我選修了電磁兼容這門課程。通過電磁兼容課程的學習，老師教會了我許多，一方面是有關(guān)電磁兼容方面的知識，另一方面是有關(guān)生活和人生方面的體會和感悟。由于與電機系統(tǒng)的電磁兼容有關(guān)的問題大都涉及一些高年級的知識，作為大二的我還沒有學習，所以對于電機系統(tǒng)的電磁兼容問題沒有過于深刻的理解和探究。我想通過以下幾個方面來闡述我所理解的電磁兼容問題。

一．電磁兼容的概念

在國際電工委員會標準IEC對電磁兼容的定義為：系統(tǒng)或設(shè)備在所處的電磁環(huán)境中能正常工作，同時不會對其他系統(tǒng)和設(shè)備造成干擾。

EMC包括EMI（電磁干擾）及EMS（電磁耐受性）兩部分，所謂EMI電磁干擾，乃為機器本身在執(zhí)行應(yīng)有功能的過程中所產(chǎn)生不利于其它系統(tǒng)的電磁噪聲；而EMS乃指機器在執(zhí)行應(yīng)有功能的過程中不受周圍電磁環(huán)境影響的能力。

電磁兼容（electromagnetic compatibility）各種電氣或電子設(shè)備在電磁環(huán)境復(fù)雜的共同空間中，以規(guī)定的安全系數(shù)滿足設(shè)計要求的正常工作能力。也稱電磁兼容性。它的含義包括：①電子系統(tǒng)或設(shè)備之間在電磁環(huán)境中的相互兼顧；②電子系統(tǒng)或設(shè)備在自然界電磁環(huán)境中能按照設(shè)計要求正常工作。若再擴展到電磁場對生態(tài)環(huán)境的影響，則又可把電磁兼容學科內(nèi)容稱作環(huán)境電磁學。

電磁兼容的研究是隨著電子技術(shù)逐步向高頻、高速、高精度、高可靠性、高靈敏度、高密度（小型化、大規(guī)模集成化），大功率、小信號運用、復(fù)雜化等方面的需要而逐步發(fā)展的。特別是在人造地球衛(wèi)星、導彈、計算機、通信設(shè)備和潛艇中大量采用現(xiàn)代電子技術(shù)后，使電磁兼容問題更加突出。

二．系統(tǒng)電磁兼容技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀

電磁兼容技術(shù)是在研究電磁干擾機理和電磁干擾防護技術(shù)的過程中發(fā)展起來的。電磁干擾是人們早就發(fā)現(xiàn)的電磁現(xiàn)象, 它幾乎和電磁效應(yīng)現(xiàn)象同時被發(fā)現(xiàn), 1881年英國科學家發(fā)表“ 論無線電干擾”的文章, 標志著研究干擾問題的開始。1888年德國物理學家赫茲首創(chuàng)了天線, 第一次把電磁波輻射到自由空間, 同時成功地接收到電磁波,用實驗證實了電磁波的存在, 從此開始了對電磁干擾問題的實驗研究。1889年英國郵電部門研究了通信中的干擾問題, 使干擾問題的研究開始走向工程化和產(chǎn)業(yè)化。

按照研究對象的不同,可將電磁兼容問題自上向下劃分為如下6 個層次:環(huán)境級電磁兼容問題、系統(tǒng)級電磁兼容問題、分系統(tǒng)級電磁兼容問題、設(shè)備級電磁兼容問題、電路級電磁兼容問題和器件級電磁兼容問題等。

系統(tǒng)電磁兼容技術(shù)在軍事裝備領(lǐng)域發(fā)揮著重要作用,它不僅是武器裝備的一種性能,更是武器裝備的一種能力。系統(tǒng)電磁兼容問題是大型復(fù)雜系統(tǒng)全壽命周期中必須面對的客觀問題。如果解決不當,其不僅帶來大量研制經(jīng)費的浪費,同時還將導致系統(tǒng)從根本上喪失使用能力。

系統(tǒng)電磁兼容技術(shù)主要包括:系統(tǒng)電磁兼容設(shè)計技術(shù)和系統(tǒng)電磁兼容試驗技術(shù)。設(shè)計技術(shù)包括:電磁兼容仿真、分析、預(yù)測、評估、優(yōu)化、設(shè)計規(guī)范、設(shè)計方法、工程控制等技術(shù)和過程;試驗技術(shù)包括:試驗規(guī)范制定、標準制定、項目選擇、實施方法、場地建設(shè)、誤差處理等技術(shù)和過程。

三．電磁干擾的危害

強的電磁場會對人們的健康帶來一定的危害。多年來各國學者對此進行了長期、深入、艱苦的研究工作。研究的結(jié)論是，無論工頻還是射頻電磁場，當超過一定強度時，對人體健康都是有害的。關(guān)鍵是危害的性質(zhì)、程度與后果對電磁場強之間的關(guān)系。

相對較弱的電磁干擾對設(shè)備或系統(tǒng)造成的惡性電磁干擾事故是觸目驚心的。可舉出20 世紀70 年代的兩個例子：美國一煉鋼廠曾經(jīng)因為控制天車的電路被干擾而造成整個鋼水包的鋼水完全傾倒在車間地面上的事故；一個配載假肢的騎摩托車人，當行車至高壓電力線下時，由于假肢的控制電路受到干擾而造成車毀人亡的事故。

圖 1 示出了殘疾人用的電動輪椅在未采取抗干擾措施之前暴露于20V/m 電場強度下，其工作出現(xiàn)的反常現(xiàn)象。測試時輪椅工作在常用狀態(tài)（30r/min）。由圖可見，當加以不同頻率的電磁輻射時，其工作失控，轉(zhuǎn)速在 0～100r/min 之間變化，干擾頻率從100MHz～700MHz。我們知道，這些頻率被電視廣播、調(diào)頻廣播以及移動通信所占用。

還有許多情況，電磁干擾造成的事故也可能是惡性的。例如：電磁輻射可能干擾電爆裝置，使其誤引爆。美國土星火箭上大約使用了150個電爆裝置；一架飛機使用的電爆裝置也在百個以上；航天飛機上大約有500個電爆裝置。可見這一問題的嚴重性。

我們都知道，在民用飛機座艙內(nèi)不允許使用移動通信手機或游戲機之類的數(shù)字型電器。這是由于這些設(shè)備產(chǎn)生的電磁騷擾不僅可以通過機內(nèi)電纜耦合到機的敏感設(shè)備上，更嚴重的是，電磁輻射騷擾可能通過機艙窗戶向機外輻射。而在機身上存在有大量的天線與傳感器，可能直接接收電磁騷擾輻射。

四．生活中的電磁兼容

電磁兼容是指器件在工作的過程中即不干擾其它電器，同時也不被其它電器所干擾。有電磁兼容問題意味著有電磁之間的相互干擾問題。機電一體化的大時代背景下，每一個電器元件的核心都是電路板，也就是PCB板。電路板的板間是存在干擾的。在設(shè)計板子的過程中應(yīng)該考慮到這個問題，一般板子不能太大，其頻率也不能太高，頻率如果過高就不能將電氣元件當成理想的集總電氣元件使用，要考慮它在高頻條件下的性質(zhì)。比如是電腦一般都是有兩個頻率的。這些都是與電磁干擾相關(guān)聯(lián)的考慮。

另一個與生活息息相關(guān)的東西就是手機。手機實際上是“蜂窩”電話。接收手機信號的是分布在各處的手機機站，手機發(fā)出的信號會通過附近的機站被發(fā)送出去。當我們在長途行駛的車上打電話時，偶爾會出現(xiàn)掉線的情況。這實際是我們在車輛行駛的過程中離一個正在通信著的機站越來越遠，而距離另外一個機站越來越近，這時我們的手機就會選擇切換機站。如果我們手機從一個機站脫離，而另一個機站滿負荷而無法接入，就會出現(xiàn)掉線的情況。在我們的生活中，我們還會遇到許多相類似的問題。我們通常都習以為常。但其實只要我們仔細的思考，我們就會發(fā)現(xiàn)電磁干擾和電磁兼容在我們的生活中處處存在。

五．解決電磁兼容的實施辦法

電磁兼容的實施性方法包含了組織措施與技術(shù)措施兩個方面。

技術(shù)上有合適的接地，合理的布線，屏蔽。濾波，電氣隔離，限幅，續(xù)流，計算機軟硬件措施等。組織上有具有一定電磁兼容能力的元器件，標準、規(guī)范，頻譜管理，空間分離，時間分隔等。

接地

接地是電子設(shè)備的一個很重要問題。接地目的有三個：

（1）接地使整個電路系統(tǒng)中的所有單元電路都有一個公共的參考零電位，保證電路系統(tǒng)能穩(wěn)定地干作。

（2）防止外界電磁場的干擾。機殼接地可以使得由于靜電感應(yīng)而積累在機殼上的大量電荷通過大地泄放，否則這些電荷形成的高壓可能引起設(shè)備內(nèi)部的火花放電而造成干擾。另外，對于電路的屏蔽體，若選擇合適的接地，也可獲得良好的屏蔽效果。

（3）保證安全工作。當發(fā)生直接雷電的電磁感應(yīng)時，可避免電子設(shè)備的毀壞；當工頻交流電源的輸入電壓因絕緣不良或其它原因直接與機殼相通時，可避免操作人員的觸電事故發(fā)生。此外，很多醫(yī)療設(shè)備都與病人的人體直接相連，當機殼帶有110V或220V電壓時，將發(fā)生致命危險。

因此，接地是抑制噪聲防止干擾的主要方法。接地可以理解為一個等電位點或等電位面，是電路或系統(tǒng)的基準電位，但不一定為大地電位。為了防止雷擊可能造成的損壞和工作人員的人身安全，電子設(shè)備的機殼和機房的金屬構(gòu)件等，必須與大地相連接，而且接地電阻一般要很小，不能超過規(guī)定值。

電路的接地方式基本上有三類，即單點接地、多點接地和混合接地。單點接地是指在一個線路中，只有一個物理點被定義為接地參考點。其它各個需要接地的點都直接接到這一點上。多點接地是指某一個系統(tǒng)中各個接地點都直接接到距它最近的接地平面上，以使接地引線的長度最短。接地平面，可以是設(shè)備的底板，也可以是貫通整個系統(tǒng)的地導線，在比較大的系統(tǒng)中，還可以是設(shè)備的結(jié)構(gòu)框架等等。混合接地是將那些只需高頻接地點，利用旁路電容和接地平面連接起來。但應(yīng)盡量防止出現(xiàn)旁路電容和引線電感構(gòu)成的諧振現(xiàn)象。

屏蔽

屏蔽就是對兩個空間區(qū)域之間進行金屬的隔離，以控制電場、磁場和電磁波由一個區(qū)域?qū)α硪粋€區(qū)域的感應(yīng)和輻射。具體講，就是用屏蔽體將元部件、電路、組合件、電纜或整個系統(tǒng)的干擾源包圍起來，防止干擾電磁場向外擴散；用屏蔽體將接收電路、設(shè)備或系統(tǒng)包圍起來，防止它們受到外界電磁場的影響。

因為屏蔽體對來自導線、電纜、元部件、電路或系統(tǒng)等外部的干擾電磁波和內(nèi)部電磁波均起著吸收能量（渦流損耗）、反射能量（電磁波在屏蔽體上的界面反射）和抵消能量（電磁感應(yīng)在屏蔽層上產(chǎn)生反向電磁場，可抵消部分干擾電磁波）的作用，所以屏蔽體具有減弱干擾的功能。

屏蔽體材料選擇的原則是：

（1）當干擾電磁場的頻率較高時，利用低電阻率的金屬材料中產(chǎn)生的渦流，形成對外來電磁波的抵消作用，從而達到屏蔽的效果。

（2）當干擾電磁波的頻率較低時，要采用高導磁率的材料，從而使磁力線限制在屏蔽體內(nèi)部，防止擴散到屏蔽的空間去。

（3）在某些場合下，如果要求對高頻和低頻電磁場都具有良好的屏蔽效果時，往往采用不同的金屬材料組成多層屏蔽體。

濾波

濾波是抑制和防止干擾的一項重要措施。濾波器可以顯著地減小傳導干擾的電平，因為干擾頻譜成份不網(wǎng)于有用信號的頻率，濾波器對于這些與有用信號頻率不同的成份有良好的抑制能力，從而起到其它干擾抑制難以起到的作用。所以，采用濾波網(wǎng)絡(luò)無論是抑制干擾源和消除干擾耦合，或是增強接收設(shè)備的抗干擾能力，都是有力措施。用阻容和感容去耦網(wǎng)絡(luò)能把電路與電源隔離開，消除電路之間的耦合，并避免干擾信號進入電路。對高頻電路可采用兩個電容器和一個電感器（高頻扼流圈）組成的CLCMπ型濾波器。濾波器的種類很多，選擇適當?shù)臑V波器能消除不希望的耦合。

正確選用無源元件

實用的無源元件并不是“理想”的，其特性與理想的特性是有差異的。實用的元件本身可能就是一個干擾源，因此正確選用無源元件非常重要。有時也可以利用元件具有的特性進行抑制和防止干擾。

電路技術(shù)

有時候采用屏蔽后仍不能滿足抑制和防止干擾的要求，可以結(jié)合屏蔽，采取平衡措施等電路技術(shù)。平衡電路是指雙線電路中的兩根導線與連接到這兩根導線的所有電路，對地或?qū)ζ渌鼘Ь€都具有相同的阻抗。其目的在于使兩根導線所檢拾到的干擾信號相等。這時的干擾噪聲是一個共態(tài)信號，可在負載上自行消失。另外，還可采用其它一些電路技術(shù)，例如接點網(wǎng)絡(luò)，整形電路，積分電路和選通電路等等。總之，采用電路技術(shù)也是抑制和防止干擾的重要措施。

六．結(jié)語

從電磁兼容領(lǐng)域來看，無論從理論研究、實驗室水平、標準化工作等方面與工業(yè)發(fā)達國家相比，我國當前還處在一個較低的水平。但是無論從國家安全還是保護人身安全與健康，保護環(huán)境來看，電磁兼容都起著相當重要的作用；而且它又是一個創(chuàng)新力度較強的學科，所以還需要我們這一代人的努力學習與創(chuàng)造，發(fā)展我國乃至世界的電磁兼容水平。

第五篇：電磁兼容作業(yè)

題目：電源電磁兼容原理及抑制方法電磁兼容原理作業(yè)

姓名：趙軍

學號：S20060151

電源電磁兼容原理及抑制方法

隨著電子設(shè)備的大量應(yīng)用，電源在這些設(shè)備中的地位越來越重要，而開關(guān)變換器由于體積小、重量輕、效率高等特點，在電源中占的比重越來越大。開關(guān)電源大多工作在高頻情況下，在開關(guān)器件的開關(guān)過程中，寄生元件（如寄生電容、寄生電感等）中能量的高頻變化產(chǎn)生了大量的電磁干擾（Electromagnetic Interference，EMI）。

EMI信號占有很寬的頻率范圍，又有一定的幅度，經(jīng)過在電路、空間中的傳導和輻射，污染了周圍的電磁環(huán)境，影響了與其它電子設(shè)備的電磁兼容（Electromagnetic Compatibility）性。隨著近年來各國對電子設(shè)備的電磁干擾和電磁兼容性能要求的不斷提高，對電磁干擾以及新的抑制方法的研究已成為開關(guān)電源研究中的熱點。

本文對電磁干擾產(chǎn)生、傳播的機理進行了簡要的介紹，重點總結(jié)了幾種近年來提出的抑制開關(guān)電源電磁干擾產(chǎn)生及傳播的新方法。1 電磁干擾的產(chǎn)生和傳播方式

開關(guān)電源中的電磁干擾分為傳導干擾和輻射干擾兩種。通常傳導干擾比較好分析，可以將電路理論和數(shù)學知識結(jié)合起來，對電磁干擾中各種元器件的特性進行研究；但對輻射干擾而言，由于電路中存在不同干擾源的綜合作用，又涉及到電磁場理論，分析起來比較困難。下面將對這兩種干擾的機理作一簡要的介紹。1.1 傳導干擾的產(chǎn)生和傳播

傳導干擾可分為共模（Common Mode-CM）干擾和差模（Differential Mode-DM）干擾。由于寄生參數(shù)的存在以及開關(guān)電源中開關(guān)器件的高頻開通與關(guān)斷，使得開關(guān)電源在其輸入端（即交流電網(wǎng)側(cè)）產(chǎn)生較大的共模干擾和差模干擾。1.1.1 共模（CM）干擾

變換器工作在高頻情況時，由于dv/dt很高，激發(fā)變壓器線圈間、以及開關(guān)管與散熱片間的寄生電容，從而產(chǎn)生了共模干擾。如圖1所示，共模干擾電流從具有高dv/dt的開關(guān)管出發(fā)流經(jīng)接地散熱片和地線，再由高頻LISN網(wǎng)絡(luò)（由兩個50Ω電阻等效）流回輸入線路。

圖1 典型開關(guān)變換器中共模、差模干擾的傳播路徑

根據(jù)共模干擾產(chǎn)生的原理，實際應(yīng)用時常采用以下幾種抑制方法： 1）優(yōu)化電路器件布置，盡量減少寄生、耦合電容。

2）延緩開關(guān)的開通、關(guān)斷時間。但是這與開關(guān)電源高頻化的趨勢不符。3）應(yīng)用緩沖電路，減緩dv/dt的變化率。1.2.2 差模（DM）干擾

開關(guān)變換器中的電流在高頻情況下作開關(guān)變化，從而在輸入、輸出的濾波電容上產(chǎn)生很高的di/dt，即在濾波電容的等效電感或阻抗上感應(yīng)了干擾電壓。這時就會產(chǎn)生差模干擾。故選用高質(zhì)量的濾波電容（等效電感或阻抗很低）可以降低差模干擾。

1.2 輻射干擾的產(chǎn)生和傳播

輻射干擾又可分為近場干擾〔測量點與場源距離<λ/6（λ為干擾電磁波波長）〕和遠場干擾（測量點與場源距離>λ/6）。由麥克斯韋電磁場理論可知，導體中變化的電流會在其周圍空間中產(chǎn)生變化的磁場，而變化的磁場又產(chǎn)生變化的電場，兩者都遵循麥克斯韋方程式。而這一變化電流的幅值和頻率決定了產(chǎn)生的電磁場的大小以及其作用范圍。在輻射研究中天線是電磁輻射源，在開關(guān)電源電路中，主電路中的元器件、連線等都可認為是天線，可以應(yīng)用電偶極子和磁偶極子理論來分析。分析時，二極管、開關(guān)管、電容等可看成電偶極子；電感線圈可以認為是磁偶極子，再以相關(guān)的電磁場理論進行綜合分析就可以了。

圖2是一個Boost電路的空間分布圖，把元器件看成電偶極子或磁偶極子，應(yīng)用相關(guān)電磁場理論進行分析，可以得出各元器件在空間的輻射電磁干擾，將這些干擾量迭加，就可以得到整個電路在空間產(chǎn)生的輻射干擾。關(guān)于電偶極子、磁偶極子，可參考相關(guān)的電磁場書籍，此處不再論述。

圖2 Bosst電路在三維空間的分布

需要注意的是，不同支路的電流相位不一定相同，在磁場計算時這一點尤其重要。相位不同一是因為干擾從干擾源傳播到測量點存在時延作用（也稱遲滯效應(yīng)）；再一個原因是元器件本身的特性導致相位不同。如電感中電流相位比其它元器件要滯后。遲滯效應(yīng)引起的相位滯后是信號頻率作用的結(jié)果，僅在頻率很高時作用才較明顯（如GHz級或更高）；對于功率電子器件而言，頻率相對較低，故遲滯效應(yīng)作用不是很大。2 幾種新的電磁干擾抑制方法

在開關(guān)電源產(chǎn)生的兩類干擾中，傳導干擾由于經(jīng)電網(wǎng)傳播，會對其它電子設(shè)備產(chǎn)生嚴重的干擾，往往引起更嚴重的問題。常用的抑制方法有：緩沖器法，減少耦合路徑法，減少寄生元件法等。近年來，隨著對電子設(shè)備電磁干擾的限制越來越嚴格，又出現(xiàn)了一些新的抑制方法，主要集中在新的控制方法與新的無源緩沖電路的設(shè)計等幾個方面。下面分別予以介紹。2.1 新的控制方法—調(diào)制頻率控制

干擾是根據(jù)開關(guān)頻率變化的，干擾的能量集中在這些離散的開關(guān)頻率點上，所以很難滿足抑制EMI的要求。通過將開關(guān)信號的能量調(diào)制分布在一個很寬的頻帶上，產(chǎn)生一系列的分立邊頻帶，則干擾頻譜可以展開，干擾能量被分成小份分布在這些分立頻段上，從而更容易達到EMI的標準。調(diào)制頻率（Modulated Frequency）控制就是根據(jù)這種原理實現(xiàn)對開關(guān)電源電磁干擾的抑制。最初人們采用隨機頻率（Randomized Frequency）控制[1]，其主要思想是，在控制電路中加入一個隨機擾動分量，使開關(guān)間隔進行不規(guī)則變化，則開關(guān)噪聲頻譜由原來離散的尖峰脈沖噪聲變成連續(xù)分布噪聲，其峰值大大下降。具體辦法 是，由脈沖發(fā)生器產(chǎn)生兩種不同占空比的脈沖，再與電壓誤差放大器產(chǎn)生的誤差 信號進行采樣選擇產(chǎn)生最終的控制信號。其具體的控制波形如圖3(a)所示。

(a)隨機頻率控制原理波形圖

(b)調(diào)制頻率控制原理波形圖 圖3 兩種不同的頻率調(diào)制波形

但是，隨機頻率控制在開通時基本上采用PWM控制的方法，在關(guān)斷時才采用隨機頻率，因而其調(diào)制干擾能量的效果不是很好，抑制干擾的效果不是很理想。而最新出現(xiàn)的調(diào)制頻率控制則很好地解決了這些問題。其原理是，將主開關(guān)頻率進行調(diào)制，在主頻帶周圍產(chǎn)生一系列的邊頻帶，從而將噪聲能量分布在很寬的頻帶上，降低了干擾。這種控制方法的關(guān)鍵是對頻率進行調(diào)制，使開關(guān)能量分布在邊頻帶的范圍，且幅值受調(diào)制系數(shù)β的影響（調(diào)制系數(shù)β=Δf/fm，Δf為相鄰邊頻帶間隔，fm為調(diào)制頻率），一般β越大調(diào)制效果越好[2][3]，其控制波形如圖3(b)所示。

圖4即為一個根據(jù)調(diào)制頻率原理設(shè)計的控制電路。各種控制方法可以在不影響變換器工作特性的情況下，很好地抑制開通、關(guān)斷時的干擾。

圖4 一個典型的調(diào)制頻率控制電路

2.2 新的無源緩沖電路設(shè)計

開關(guān)變換器中電磁干擾是在開關(guān)管開關(guān)時刻產(chǎn)生的。以整流二極管為例，在開通時，其導通電流不僅引起大量的開通損耗，還產(chǎn)生很大的di/dt，導致電磁干擾；而在關(guān)斷時，其兩端的電壓快速升高，有很大的dv/dt，從而產(chǎn)生電磁干擾。緩沖電路不僅可以抑制開通時的di/dt、限制關(guān)斷時的dv/dt，還具有電路簡單、成本較低的特點，因而得到了廣泛應(yīng)用。但是傳統(tǒng)的緩沖電路中往往采用有源輔助開關(guān)，電路復(fù)雜不易控制，并有可能導致更高的電壓或電流應(yīng)力，降低了可靠性。因此許多新的無源緩沖器應(yīng)運而生，以下分別予以總結(jié)介紹。2.2.1 二極管反向恢復(fù)電流抑制電路

對于圖5(a)的Boost電路，Q1開通后，D1將關(guān)斷。但由于此前D1上的電流為工作電流，要降為零，其dv/dt將很高。D1的關(guān)斷只能靠反向恢復(fù)電流尖峰，而現(xiàn)有的抑制二極管反向恢復(fù)電流的方法大多只適用于特定的變換器電路，而且只對應(yīng)某一種的輸入輸出模式，適用性很差。國外有人提出了圖5(b)的電路[6]，可以較好地解決這一缺陷。

圖5(b)的關(guān)鍵在于把一個輔助二極管（D2）、一個小的輔助電感（L2）與主功率電感（L1）的部分線圈串聯(lián)，然后與主二極管（D1）并聯(lián)。其工作原理是，在Q1開通時，利用輔助電感及輔助二極管構(gòu)成的輔助電路進行分流，使主二極管D1上的電流降為零，并維持到Q1關(guān)斷。由于電感L2的作用，輔助二極管D2上的反向恢復(fù)電流是很小的，可以忽略。

(a)Boost電路

(b)二極管反向恢復(fù)電路

圖5 Boost電路及其二極管反向恢復(fù)電路

這種方法除了可用于一般的變換器電路，以限制主二極管的反向恢復(fù)電流，還可以用在輸入輸出整流二極管的恢復(fù)電流抑制上。圖6是這種應(yīng)用的舉例。這種技術(shù)應(yīng)用在一般的電源電路里，都可以獲得有效抑制反向恢復(fù)尖峰電流、降低EMI、減少損耗提高效率的效果。

(a)輸入整流電路

(b)輸出整流電路 圖6 輸入輸出整流二極管反向恢復(fù)電流抑制電路

2.2.2 無損緩沖電路

在變換器電路中，主二極管反向恢復(fù)時，會對開關(guān)管造成很大的電流、電壓應(yīng)力，引起很大的功耗，極易造成器件的損壞。為了抑制這種反向恢復(fù)電流，減少損耗，而提出了一種無損緩沖電路[5]，如圖7所示。

圖7 無損緩沖電路

其主要工作原理是，主開關(guān)Q開通時的di/dt應(yīng)力、關(guān)斷時的dv/dt應(yīng)力分別受L1、C1所限制，利用L1、C1、C2之間相互的諧振及能量轉(zhuǎn)換，實現(xiàn)對主二極管D反向恢復(fù)電流的抑制，使開關(guān)損耗、EMI大大減少。不僅如此，由于開通時C1上的能量轉(zhuǎn)移到C2，關(guān)斷時C2和L1上的能量轉(zhuǎn)移到負載，這種緩沖電路的損耗很低，效率很高。2.2.3 無源補償技術(shù)

傳統(tǒng)的共模干擾抑制電路如圖8所示。為了使通過濾波電容Cy流入地的漏電流維持在安全范圍，Cy的值都較小，相應(yīng)的扼流線圈LCM就變大，特別是由于LCM要傳輸全部的功率，其損耗、體積和重量都會變大。應(yīng)用無源補償技術(shù)，則可以在不影響主電路工作的情況下，較好地抑制電路的共模干擾，并可減少LCM、節(jié)省成本。

圖8 共模干擾濾波器 由于共模干擾是由開關(guān)器件的寄生電容在高頻時的dv/dt產(chǎn)生的，因此，用一個額外的變壓器繞組在補償電容上產(chǎn)生一個180°的反向電壓，產(chǎn)生的補償電流再與寄生電容上的干擾電流迭加，從而消除干擾。這就是無源補償?shù)脑怼?/p>

圖9(a)為加入補償電路的隔離式半橋電路。由于半橋、全橋電路常用于大功率場合，濾波電感LCM較大，所以補償?shù)男Ч麜黠@。該電路在變壓器上加了一個補償線圈Nc，匝數(shù)與原邊繞組一樣；補償電容CCOMP的大小則與寄生電容CPARA一樣。這樣一來，工作時的Nc使CCOMP產(chǎn)生一個與CPARA上干擾電流大小相同、方向相反的補償電流，迭加后消除了干擾電流。補償線圈不流過全部的功率，僅傳輸干擾電流，補償電路十分簡單。

同樣，對于圖9(b)中的正激式電路，利用其自身的磁復(fù)位線圈，可以更加方便地實現(xiàn)補償。無源補償技術(shù)還可以應(yīng)用于非隔離式的變換器電路中，如圖10所示，原理是一樣的。

(b)帶補償電路的正激電路

(a)帶補償電路的隔離式半橋電路

圖9 兩種無源補償電路

(a)Boost電路

(b)Buck電路

圖10 帶補償電路的非隔離式Boost、Buck電路

需要注意的是，無源補償技術(shù)有一定的應(yīng)用條件，它受開關(guān)電流、電壓的上升、下降時間，以及變壓器結(jié)構(gòu)等因素的影響，特別當變壓器的線間耦合電容遠大于寄生電容時，干擾電流不經(jīng)補償線圈而直接進入大地，此時抑制效果就不很理想。3 結(jié)語

產(chǎn)生噪聲的來源很多，如外來干擾、機械振動、電路設(shè)計不當、元器件選擇不當以及結(jié)構(gòu)布局或布線不合理等。在開關(guān)變換器中，功率三極管和二極管在開－關(guān)過程中所產(chǎn)生的射頻能量是干擾的主要來源之一。由于頻率較高，或以電磁能的形式直接向空間輻射（輻射干擾），或以干擾電流的形式沿著輸入、輸出導線傳送（傳導干擾），其中后者的危害更為嚴重。

開關(guān)電源技術(shù)是一項綜合性技術(shù)，可以利用先進的半導體電路設(shè)計技術(shù)、磁性材料、電感元件技術(shù)以及開關(guān)器件技術(shù)等來有效地減少和抑制EMI。目前，開關(guān)電源已日益廣泛地應(yīng)用到各種控制設(shè)備、通信設(shè)備以及家用電器中，其電磁干擾問題、及與其它電子設(shè)備的電磁兼容問題已日益成為人們關(guān)注的熱點，未來電磁干擾及其相關(guān)問題必將得到更多的研究。