1、 電池充電器電磁兼容性能要求及設計本卷須知中國賽寶實驗室平安與電磁兼容檢測中心：朱文立 TEL87237656 FAX:87236171HTTP: E-Mail:zwl1. 電池充電器工作原理、特點及其分類1.1 電池充電器電磁兼容性能現(xiàn)狀及原因 現(xiàn)狀：本次抽查20批次，不合格8批次，4批次屬于電磁兼容性能不合格。 原因：局部生產企業(yè)對產品的電磁兼容性問題認識缺乏或毫無了解。 后果：電磁騷擾不合格的產品工作時會給周圍環(huán)境帶來電磁污染，影響其他電子設備的正常工作，還可能對供電電網(wǎng)的平安運行及人體健康造成不良影響。本次抽查電磁兼容性不合格現(xiàn)象表現(xiàn)在： 電源端子騷擾電壓和

2、輻射騷擾場強不符合GB 9254-1998?信息技術設備的無線電騷擾限值和測量方法?中B級限值要求。 主要是電源端子騷擾電壓過高，或是輻射騷擾場強過大。 具體原因：企業(yè)對產品電磁兼容性的重要性認識不夠或對執(zhí)行標準的錯誤認識，表達在產品存在技術缺陷；沒有采用電磁騷擾抑制措施或措施不當；為了節(jié)省本錢，竟價銷售，省卻了抑制元器件;由于電磁兼容EMC測試需專用儀器和設施，且價格昂貴，一般企業(yè)不具備條件，但又未到具備檢測條件的檢測機構對產品進行定型測試。 以上原因致使產品不能保證滿足EMC標準的要求。1.2 電池充電器類型大多數(shù) 電池充電器的功能是將市網(wǎng)交流電源或其他供電電源如汽車上使用的12V直流轉換

3、為低壓直流或脈沖直流輸出給 電池進行充電。根據(jù)轉換形式一般分為AC/DC轉換型和DC/DC轉換型；根據(jù)工作方式可分為線性轉換型和開關轉換型。對市網(wǎng)交流電源供電的充電器可采用線性轉換型和開關轉換型兩種工作方式；對直流電源供電充電器只能采用開關轉換工作方式。1.3 電池充電器工作原理線性轉換型一般由工頻變壓器及相關的整流濾波電路組成，工作原理簡單，電路設計成熟，性能比較穩(wěn)定，電磁干擾也較低，早期的充電器較多采用此種形式。隨著電子技術的開展及開關電源電路的性能成熟和本錢的降低，開關轉換型充電器逐漸取代線性轉換型充電器成為市場的主角。工作原理:將高壓交流直接整流濾波為高壓直流對DC/DC轉換型那么省略

4、該過程，再將直流通過高頻開關電路轉換為高頻交流，然后通過小型高頻開關變壓器進行電壓變換，再經(jīng)過整流濾波得到所需的直流。1.4 兩類充電器性能比較 開關轉換型充電器優(yōu)點：與線性轉換型充電器相比，開關轉換型充電器不需要沉重的工頻電源變壓器，具有體積小、重量輕、效率高、待機功耗低，附加價值高等特點；不但適用于AC/DC充電器，更是DC/DC充電器的唯一選擇。開關型充電器不但可實現(xiàn)線性型充電器的一般功能，而且比線性型充電器更容易實現(xiàn)高附加值的恒流/恒壓充電特性電池低壓時恒流充電，電池接近充滿時恢復恒壓輸出，防止電池過充，且大多數(shù)開關型充電器均具備此種特性，而具備此種特性的線性型充電器是不多見的。 開關

5、轉換型充電器缺乏：開關轉換型充電器自身產生的各種電磁騷擾占有很寬的頻帶和較強的幅度，如果控制不當會通過傳導和輻射對周圍設備產生電磁干擾，污染電磁環(huán)境，成為一個很強的電磁干擾源。這些干擾隨著開關頻率的提高、輸出功率的增大而明顯地增強，對電子設備的正常運行構成了潛在的威脅。如何抑制其電磁騷擾，提高產品質量，使之符合有關電磁兼容標準的要求，已成為輕便的開關轉換型充電器產品的設計者們面對的首要問題。2. 電池充電器的電磁兼容性能要求盡管 電池充電器產品目前還沒有列入3C強制認證產品目錄，但國家強制標準是企業(yè)生產過程中必須無條件執(zhí)行的技術標準。沒有列入3C強制認證產品目錄只是不要求該產品必須通過3C強制

6、認證才能銷售；市場上銷售的產品必須是符合國家強制標準要求的產品，必須接受并通過相應的市場監(jiān)督抽查和國家強制標準要求。 目前適用于 電池充電器的電磁兼容國家強制標準有：GB9254-1998 ?信息技術設備的無線電騷擾限值和測量方法?；GB17625.1-1998 ?低壓電氣及電子設備發(fā)出的諧波電流限值設備每相輸入電流16A?。由于 電池充電器一般功率較低，此類產品絕大多數(shù)會滿足GB17625.1-1998標準的要求，此次監(jiān)督抽查也未進行該工程測試，所以在這兒就不作多的介紹了。這里主要介紹 電池充電器按GB9254-1998測試時的測試工程及標準要求。2.1 測試等級依據(jù)標準GB9254-199

7、8，信息技術設備分為A級信息技術設備和B級信息技術設備兩類。A級信息技術設備是指滿足A級限值但不滿足B級限值要求的那種信息技術設備。對于這類設備不應限制其銷售，但應在其有關的使用說明中包含如下內容的聲明：聲明 此為A級產品，在生活環(huán)境中，該產品可能會造成無線電干擾。在這種情況下，可能需要用戶對其干擾采取切實可行的措施。 B級信息技術設備是指滿足B級騷擾限值要求的那種信息技術設備，主要在生活環(huán)境中使用。生活環(huán)境是指那種有可能在離相關設備10m遠的范圍內使用播送和電視接收機的環(huán)境。 電池充電器主要在生活環(huán)境中使用，當然屬B級信息技術設備的輔助設備；其無線電騷擾特性按GB9254-1998對B級信息

8、技術設備的限值要求。2.2 測試工程GB9254-1998 標準測試工程有四個：a 電源端子騷擾電壓測量b 電信端口的傳導共模騷擾電壓測量c 電信端口的傳導共模騷擾電流測量d 輻射騷擾場強測量其中電信端口的傳導共模騷擾電壓/電流測量對 電池充電器不適用。下面就電源端子騷擾電壓測量和輻射騷擾場強測量分別進行介紹。2.3 電源端子騷擾電壓本工程適用于由交流電網(wǎng)供電的信息技術設備的電源端子。反映的是設備通過交流電源端子向供電電網(wǎng)反向注入的騷擾電流的強度。騷擾電壓限值見表一。2.4 輻射騷擾場強本工程反映的是信息技術設備及其輔助設備向空間輻射的電磁騷擾的強度。輻射騷擾限值見表二。表二: ITE輻射騷擾

9、場強限值標準中的騷擾限值為10m測試距離的限值。假設在其他測量距離不為10m的替代場地測量，可用以下公式計算出相應的限值： L2(dB)=L1(dB)+20log(d1/d2)。 2.5 電池充電器一般測試條件如果被測樣品由交流電網(wǎng)供電，按國內要求，測試時供電電源為單相交流220V / 50Hz。按其使用條件或使用說明的要求決定是否接地。為了保證測試數(shù)據(jù)的穩(wěn)定性和可重復性，測試時其輸出外接純阻性負載。預測試時，在滿載和空載之間調整負載阻抗，尋找最大的騷擾發(fā)射狀態(tài)。最終測試在最大騷擾發(fā)射狀態(tài)下進行。一般來說，對線性型充電器和它激式開關型充電器最大騷擾一般出現(xiàn)在其輸出電流到達其額定輸出電流狀態(tài)下；

10、對自激式開關型充電器最大騷擾一般出現(xiàn)在其輸出為半載或輕載的狀態(tài)下。測試時被測樣品及其負載裸露放置或模擬實際使用放置。電源端子騷擾電壓測試一般在屏蔽室或符合本標準要求的電磁環(huán)境的實驗室內進行；輻射騷擾場強測試一般在電波暗室或開闊場進行。線性轉換型 電池充電器電磁干擾很低，一般都符合電磁兼容標準要求，所以在此就不再作詳細介紹。下面分析開關轉換型 電池充電器的騷擾源及其抑制措施。3. 開關轉換型 電池充電器的工作原理及電磁騷擾的來源開關轉換型 電池充電器其核心就是一個小功率開關型轉換電源簡稱開關電源。下面的講解均以開關電源為例進行講解。與傳統(tǒng)的線性電源相比開關電源具有無可比較的優(yōu)點，但開關電源為什么

11、仍然無法完全取代線性電源呢？一方面，開關電源的電路復雜程度比線性電源高，調試復雜，生產本錢高，限制了在低價位電子產品上的應用；另一方面，即使經(jīng)過精心設計，與線性電源相比開關電源仍會產生較強的電磁騷擾，不僅會干擾所供電的設備，而且也會干擾周圍的其它電子設備，限制了其應用。首先，我們就從以下兩個方面著手了解開關電源。3.1 開關電源的工作原理 開關電源種類很多：驅動方式：自激式、他激式；隔離方式：光耦隔離型、變壓器隔離型、非隔離型；變換方式：降壓型、升壓型，極性反轉型、開關電容型、諧振型；控制方式：脈寬控制方式、磁放大器控制方式等。 實際的開關電源種類很多，電路千差萬別，但根本結構大同小異，其工作

12、原理框圖見圖1，實際電路構成可能有局部取舍。圖1 開關電源原理框圖3.1 開關電源的工作原理續(xù)一開關電源的核心是一種DC/DC轉換器。 交流輸入電壓首先經(jīng)過一次整流濾波后變成直流，然后送到DC/DC轉換器進行轉換，對直流輸入，那么無須一次整流濾波。 轉換器把直流變成幾千至幾百千赫的高頻矩形波，然后再由二次整流濾波變成所需的直流輸出。 由取樣、誤差放大、基準電壓、脈沖控制電路構成電壓負反響系統(tǒng)，通過調節(jié)逆變器輸出矩形波的占空比或重復頻率來穩(wěn)定直流輸出。3.2 電磁騷擾的產生由開關電源的工作原理可知，開關電源是利用半導體器件的高速通斷的來實現(xiàn)電壓變換的，并以開和關的時間比來控制輸出電壓的上下。由于

13、通常在20kHz以上的開關頻率下工作，所以電源線路內的dv/dt、di/dt很大，產生很大的浪涌電壓、浪涌電流和其它各種電磁騷擾。電磁騷擾不但通過輸入、輸出電源線以共模或差模方式向外傳導，同時還向周圍空間輻射。3.2 電磁騷擾的產生續(xù)一下面我們對開關電源內部的主要騷擾來源及傳播途徑進行分析。開關電源產生電磁騷擾的因素較多：其中由整流電路產生的電流高次諧波干擾和電壓轉換電路產生的尖峰電壓干擾是主要因素；開關脈沖的形成和控制電路中的高頻矩形脈沖含有豐富的高次諧波也會產生電磁騷擾。它們均產生于電源裝置的內部。3.2 電磁騷擾的產生續(xù)二由脈沖形成和控制電路產生脈沖信號，經(jīng)由開關電源中的二級管和晶體管在

14、非線性的工作過程產生躍變電壓和電流，通過高頻變壓器、儲能電感線圈、寄生電容和導線以及不適當?shù)南到y(tǒng)結構和元件布局向交流電網(wǎng)、供電設備及空間傳播形成傳導和輻射騷擾。下面就圖2所示的根本開關電源電路對其產生電磁騷擾的機理進行分析。 圖2 開關電源原理示意圖 3.2.1 整流濾波產生的電磁騷擾根本整流濾波電路的整流過程是產生電磁騷擾最常見的原因。因為正弦波通過整流器后不再是單一頻率的電流，而是變成單向脈動電源；此電流波形分解為一直流分量和一系列頻率不同的交流分量之和。實驗結果說明，較高的諧波(特別是高次諧波)會沿著輸電線路產生傳導騷擾和輻射騷擾。3.2.1 整流濾波產生的電磁騷擾續(xù)一 a一次整流回路產

15、生的電磁騷擾一次整流回路一般是由整流橋BR1及濾波電容C1構成，其輸入是工頻的正弦交流電壓。當電路穩(wěn)定工作后，整流橋BR1只有在輸入的交流電壓絕對值超過C1的端電壓時導通，電流從電源輸入側流入，其余時間，BR1截止，無電流通過。該電路在交流電壓波形較高點上相對于供電電壓波形的較小導電角對電容器充電引起交流電流以連續(xù)的窄電流脈沖形式流過輸入回路見以下圖。這種窄電流脈沖經(jīng)頻域展開，除工頻分量外還有豐富的高次諧波分量見以下圖。諧波電流形成示意圖諧波電流的頻域展開示意圖3.2.1 整流濾波產生的電磁騷擾續(xù)二這是一種典型的對交流電網(wǎng)的選擇性取電，電源工作的功率因素極低。這種工作方式不但降低了供電網(wǎng)絡的效

16、率，其高磁諧波會反向注入交流供電網(wǎng)絡，產生供電電壓波形的畸變，劣化供電質量。由于工頻頻率很低，其上百次諧波也不過數(shù)千赫茲，它多以傳導騷擾形式出現(xiàn)，極難形成輻射騷擾。GB17625.1-1998 標準限制的即為此類騷擾。由于 電池充電器功率較小，按該標準測試通過率很高，在此不展開討論。 3.2.1 整流濾波產生的電磁騷擾續(xù)三 b二次整流回路產生的電磁騷擾一方面，電源在工作時，整流二極D2處于高頻通斷狀態(tài)，由脈沖變壓器次級線圈L2、整流二極管D2和濾波電容C2構成了高頻開關電流環(huán)路。如果電容器C2濾波缺乏或高頻特性不良， C2上的高頻阻抗會使高頻電流以差模形式混在輸出直流電壓上成為差模騷擾，影響負

17、載電路的正常工作。3.2.1 整流濾波產生的電磁騷擾續(xù)四另一方面，二極管D2在正向導通時PN結內的電荷被積累，二極管加反向電壓時積累的電荷將消失并產生反向電流。由于二次整流回路中D2在開關轉換時頻率很高，即由導通轉變?yōu)榻刂沟臅r間很短。在短時間內要讓存儲電荷消失就產生反電流的浪涌。由于直流輸出線路中的分布電容、分布電感的存在，便因浪涌引起干擾成為高頻衰減振蕩。這種高頻衰減振蕩在直流輸出端形成差模騷擾。這兩種形式的騷擾高次諧波成分豐富，頻率高端可達數(shù)十上百兆赫茲，它們還可能通過內部電路的相互感應轉化成輸入、輸出端的共模騷擾及通過空間向外傳播輻射騷擾。3.2.2 開關回路產生的電磁騷擾對開關電源來說

18、，開關回路產生的電磁騷擾是其騷擾最直接和最主要的來源。開關回路是開關電源的核心，主要由開關管和高頻變壓器組成。它產生的尖峰電壓為有較大輻度的窄脈沖，頻帶較寬且諧波豐富。產生這種脈沖騷擾主要原因有以下幾個方面：3.2.2 開關回路產生的電磁騷擾續(xù)一a開關管T負載為高頻變壓器初級線圈L1，是感性的。在開關管T導通瞬間，L1出現(xiàn)很大的電流，并在T的兩端會出現(xiàn)較高的浪涌尖峰電壓，在開關管T斷開瞬間，由于L1的漏磁通，致使一局部能量沒有從一次線圈傳輸?shù)蕉尉€圈，儲藏在漏感中的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，疊加在關斷電壓上，形成關斷電壓尖峰，這種電源電壓中斷會產生與L1接通時一樣

19、的磁化沖擊電流瞬變，這些噪聲會傳導到輸入輸出端去形成傳導騷擾，重者有可能擊穿開關管及該回路其它部件。3.2.2 開關回路產生的電磁騷擾續(xù)二b脈沖變壓器初級L1、開關管T和濾波電容C1構成的高頻開關電流環(huán)路可能會產生較大的空間輻射，形成輻射騷擾。 如果電容器C1濾波缺乏或高頻特性不良，C1上的高頻阻抗會使高頻電流以差模方式傳導到交流電源中去形成傳導騷擾。3.2.3 開關控制回路產生的電磁騷擾開關脈沖的形成和控制電路中的高頻矩形脈沖含有豐富的高次諧波。它一方面有可能通過不良的接地及高頻感應向外傳遞形成電磁騷擾；另一方面，該脈沖信號中的高頻諧波會經(jīng)過開關回路的放大和傳遞形成電磁騷擾。3.2.4 分布

20、電容成為電磁騷擾傳遞的通道脈沖變壓器的一次側L1和二次側L2間存在分布電容Cd，一次側L1的高頻電壓通過這些分布電容將直接耦合到二次側L2上去，在二次側的二條輸出直流電源線上產生同相位的傳導共模騷擾。如二線對地阻抗不平衡，該傳導共模騷擾還會轉變成差模騷擾。4. 開關電源電磁騷擾的抑制措施對開關電源產生的EMI所采取的抑制措施，主要從兩個方面著手：一是減小騷擾源的騷擾強度；二是切斷騷擾傳播途徑。為了到達目的主要從以下幾個方面著手：選擇適宜的開關電源工作方式及工作頻率；選擇適宜的電路元件；采用正確的屏蔽、接地、濾波措施;使用合理的元件布局等幾種方法。4.1 減小騷擾源的騷擾強度 4.1.1選擇適宜

21、的工作方式及工作頻率不同種類的開關電源的工作方式不同，它們產生的電磁騷擾強度及所產生的電磁騷擾控制難度是不同的。例如：自激式開關電源在負載輕重不同時不但脈沖寬度會改變，其開關頻率變化很大，這樣給克服開關脈沖騷擾和控制其傳播帶來很大難度；他激式開關電源開關頻率不變，靠改變脈沖寬度來保持輸出穩(wěn)定。顯然，他激式開關電源較容易控制電磁騷擾。4.1.1 選擇適宜的工作方式及工作頻率(續(xù)一)隔離型開關電源比非隔離型開關電源騷擾小。橋式整流產生的騷擾比其它整流方式產生的騷擾小。光耦隔離比變壓器隔離的騷擾更容易控制。對于非隔離型開關電源：諧振型比極性反轉型騷擾小多了。4.1.1 選擇適宜的工作方式及工作頻率(

22、續(xù)二)開關電源的工作頻率也與騷擾強度密切相關：低的開關電源工作頻率不但可以減少騷擾的高頻分量，其傳導騷擾和輻射騷擾的傳播效率也會大大降低。實際設計中，進行工作方式選擇時，綜合考慮電路的復雜程度、轉換效率、生產本錢和調試難度的同時也不應忽略其電磁兼容性能，這樣做往往可以取到事半功倍的效果。工作頻率的選擇，在不增加本錢和影響工作效率的情況下當然是越小越好。4.1.2 選擇適宜的電路元件開關回路是開關電源產生電磁騷擾最直接和最主要來源。在開關回路中，開關管是核心。我們測試中發(fā)現(xiàn)，對同一開關電源，其他局部不變，用同樣耐壓和電流容量的不同品牌的開關管替換進行輻射騷擾測試，騷擾最大與最小相差1520dB。

23、對傳導騷擾的頻率高端，也發(fā)現(xiàn)同樣的現(xiàn)象對傳導騷擾頻率低端這種現(xiàn)象不太明顯。這與開關管在設計中有否考慮電磁兼容有關。好的開關管在設計中考慮到了高頻率抑制及開關瞬間的震蕩并兼顧了轉換效率。這種開關管本錢可能會高些。4.1.2 選擇適宜的電路元件續(xù)一開關回路中另一關鍵部件是脈沖變壓器。脈沖變壓器對電磁兼容的影響表現(xiàn)在兩個方面：一個是初級線圈與次級線圈的分布電容Cd一個是脈沖變壓器的漏磁4.1.2 選擇適宜的電路元件續(xù)二通過在初級與次級線圈間加靜電屏蔽層并引出接地，接地點盡量靠近開關管的發(fā)射極接直流輸入0V地熱地，可以大大減小分布電容Cd，從而減少了初、次級的電場耦合騷擾。為減小脈沖變壓器的漏磁，可選

24、擇封閉磁芯如圓環(huán)，封閉磁芯比開口磁芯的漏磁小。還可以通過在脈沖變壓器外包高磁導率的屏蔽材料抑制漏磁。從而減小通過漏磁輻射騷擾。4.1.2 選擇適宜的電路元件續(xù)三 開關回路一次整流回路中的C1選擇也很關鍵：選擇高頻特性良好的電容或在其上并聯(lián)一個高頻電容，降低高頻阻抗，可以減少高頻電流以差模方式傳導到交流電源中去形成傳導騷擾。 在二次整流回路中，整流二極管D2非常關鍵：在低壓大電流的整流回路中，快速恢復的肖特基二極管是一種較好的選擇。對高壓輸出電路可選用其他快速恢復二極管或帶軟恢復特性的二極管。4.1.3 騷擾吸收回路可在開關回路的開關管T兩端并聯(lián)RC吸收回路如圖3(a)所示，或在開關管T兩端并聯(lián)

25、DRC吸收回路如圖3(b)所示。RC/DRC回路可吸收開關管T接通和斷開瞬間產生的較高的浪涌尖峰電壓，降低開關回路的騷擾。4.1.3 騷擾吸收回路續(xù)一如圖3(c)所示，可在輸出端的整流二極管D2兩端加RC吸收電路，抑制反向浪涌；并在整流二極管D2和D1正極引線中串接帶可飽和磁芯的線圈或微晶磁珠Co系SC1、SC2。 可飽和磁芯線圈/微晶磁珠在通過正常電流時磁芯飽和，電感量很小，不會影響電路正常工作；一旦電流要反向流過時，它將產生很大的反電勢，阻止反向電流的上升，因此將它與二極管D1、D2串聯(lián)就能有效地抑制二極管D2的反向浪涌電流。4.1.3 騷擾吸收回路續(xù)二微晶磁珠可以直接套在二極管的引線上，

26、使用方便，效果也比RC吸收回路好。 另外，D1、L、C2組成的濾波網(wǎng)絡可以更好濾除輸出直流中的高頻紋波，減少輸出端的高頻差模騷擾。4.1.4 一次整流回路中PFC網(wǎng)絡對一次整流回路，最顯著的騷擾是整流回路對交流電網(wǎng)的選擇性取電引起的供電網(wǎng)絡的波形畸變，功率因素偏低。為解決這個問題，可在一次整流回路參加現(xiàn)成的PFC功率因素控制模塊。 該模塊分有源和無源兩種，有源模塊效果更好，但電路復雜，本錢較高。為了更適合所設計的產品，也有公司提供PFC解決方案，使其與你所設計的開關電源完美接合成為一體。對一次整流回路參加PFC電路后一般可將功率因素從0.4提升到0.9以上。可以使所設計的開關電源順利通過GB1

27、7625.1-1998的電流諧波測試。4.2 切斷騷擾傳播途徑 4.2.1 濾波技術濾波技術是抑制干擾的一種有效措施，尤其是在對付開關電源EMI信號的傳導騷擾和某些輻射騷擾方面，具有明顯的效果。電源線上的騷擾電路以兩種形式出現(xiàn):一種是在火線零線回路中，其騷擾被稱為差模騷擾;另一種是在火線、零線與地線和大地的回路中，稱為共模騷擾。4.2.1 濾波技術續(xù)一差模騷擾在兩導線之間傳輸，屬于對稱性騷擾；共模騷擾在導線與地(機殼)之間傳輸，屬于非對稱性騷擾。通常20kHz以下時，差模騷擾成分占主要局部；1MHz以上時，共模騷擾成分占主要成分。在一般情況下，差模騷擾頻率低、所造成的干擾較??；共模騷擾頻率高，

28、還可以通過導線產生輻射，所造成的干擾較大。4.2.1 濾波技術續(xù)二欲削弱傳導騷擾，除抑制騷擾源以外，最有效的方法就是在開關電源輸入和輸出電路中加裝EMI濾波器。對開關電源產生的EMI信號，只要選擇相應的去耦電路或EMI濾波器，就不難滿足符合EMC標準的濾波效果。4.2.1 濾波技術續(xù)三減小差模傳導騷擾的方法是： 在電源線上串聯(lián)差模扼流圈、并聯(lián)電容或用電容和電感組成低通濾波器。減小共模傳導騷擾的方法是： 在電源線中串聯(lián)共模扼流圈、在地與導線之間并聯(lián)電容器、組成LC濾波器進行濾波。共模扼流圈是將電源線的零線和火線同方向繞在鐵氧體磁芯上構成的；它對線間流動的電源電流阻抗很小，而對兩根導線與地之間流過

29、的共模電流阻抗那么很大。4.2.1 濾波技術續(xù)四對開關電源來說，輸入電源端是電磁騷擾從交流電網(wǎng)傳入內部和內部騷擾反向注入電網(wǎng)的主要途徑。為此必須在電源入口處安裝一個低通濾波器。該濾波器只容許設備的供電頻率(50Hz,60Hz, 400Hz)通過，而對較高頻率的騷擾有很大的損耗。由于這個濾波器專門用于設備電源，所以稱為電源濾波器。4.2.1 濾波技術續(xù)五電源濾波器對差模和共模騷擾都有抑制作用。由于電路結構不同，對差模騷擾和共模騷擾抑制效果不一樣。濾波器的指標中有差模插入損耗和共模插入損耗之分。 對交流供電的開關電源來說，沒有輸入電源濾波電路，要通過電磁兼容測試是很難想象的。 典型的交流電源濾波網(wǎng)

30、絡見圖4所示。 圖4 典型的交流電源濾波網(wǎng)絡 4.2.1 濾波技術續(xù)六共模扼流圈Lc1由兩個繞在同一個高磁導率磁芯上的繞組構成，該結構使差模電流產生的磁場相互抵消。這種結構可以以較小體積獲得較大的電感值，通常110mH，并且不用擔憂由于工作電流導致飽和。每個繞組的電感可以衰減相對與地的共模干擾電流，但只有漏電感才能衰減差模干擾電流。因此，濾波器差模特性在很大程度上受線圈的結構的影響，因為線圈的結構決定了漏電感。較大的漏電感能夠提供較大的差模衰減，但付出的代價是磁芯的飽和電流降低。4.2.1 濾波技術續(xù)七共模電容器Cy1和Cy2衰減共模干擾，當Cx3很大時，這兩個電容器對差模沒有太大的影響。Cy

31、電容器的有效性很大程度上由設備的共模源阻抗決定。共模源阻抗一般是耦合到地的寄生電容的函數(shù)，它由電路的結構方式和電源變壓器初級-次級電容等決定，一般會超過1000pF。由Cy的分流作用提供的共模衰減一般不會超過1520dB。共模扼流圈是更為有效的器件。當Cy受到嚴格限制時安標對漏電流有要求，可能需要一個以上的共模扼流圈組合如圖4中的Lc2、Cx2。4.2.1 濾波技術續(xù)八差模電容器Cx1和Cx23只衰減差模干擾電流，它們的電容值可以較大，通常為0.10.47F。源和負載的阻抗可能很低，以致于電容器起不到作用。 因此根據(jù)具體情況，可以省略一只電容器。例如，一只0.1F的電容器在150kHz的頻率下

32、，阻抗為10，而對于一個數(shù)百瓦的電源，從Cx3看到的差模源阻抗可能遠低于這個值，在最需要這個電容的低頻段，這個Cx3的電容值幾乎沒有效果，這時Cx3可取消。4.2.1 濾波技術續(xù)九在一些場合，典型結構的濾波器不能提供滿意的衰減效果。此時，根本濾波器可以通過一些途徑來擴展。例如，必須滿足最嚴格發(fā)射限制的大功率開關電源，或有較大的共模干擾耦合的場合，或需要較高的輸入瞬態(tài)抗擾度的場合。附加差模扼流圈Ld1、Ld2，這是在L和N線上獨立的線圈，它們互相沒有影響，因此對差模信號呈現(xiàn)更高的阻抗，它們與Cx配合在一起提供更大的衰減。 由于它們要保證在滿額工作電流的情況不發(fā)生飽和，因此對于一定的電感量，它們更

33、重，體積更大。 4.2.1 濾波技術續(xù)十大容量的Cx應用一只泄放電阻R來保護，防止電源斷開時L和N線之間保持的充電電荷造成人身傷害安標有要求。 地線扼流圈L：增加了平安地上共模電流的阻抗。當Cy不能更大，而對源的干擾又沒有其它措施時，這是唯一的一種減小輸入、輸出共模干擾的措施。因為，它是串聯(lián)在平安地上的，因此它的危險電流承受能力必須滿足安標的要求。使用時要確認沒其它聯(lián)到設備上的導線將其短路。4.2.1 濾波技術續(xù)十一瞬態(tài)抑制器：象壓敏電阻這樣一些器件跨接在L和N線之間能夠削減輸入的差模浪涌。如果它安裝在靠近電源的一端，那么它必須能夠承受預期的最大瞬態(tài)能量，安裝在這里能夠保護電感不至飽和和保護C

34、x電容。如果安裝在設備一端，那么其額定值可以大大降低，因為它已經(jīng)受到了濾波器阻抗的保護。壓敏電阻安裝在設備端對共模浪涌沒有抑制作用。4.2.1 濾波技術續(xù)十二在直流輸出端參加圖5所示的濾波網(wǎng)絡。它由共模扼流圈Lc1、差模扼流圈Ld1和差模電容Cx1、Cx2組成。為了防止磁芯在較大的磁場強度下飽和而使扼流圈失去作用，差模扼流圈Ld1的磁芯必須采用高頻特性好且飽和磁場強度大的恒磁芯。4.2.2 減小分布電容的耦合為了防止開關管集電極和散熱片之間的耦合電容Ci將集電極上的脈沖騷擾耦合到到機殼和保護地PE上形成面向空間的輻射騷擾和電源線傳導共模騷擾。我們應該減少開關管集電極和散熱片之間的耦合電容Ci。

35、選用低介電常數(shù)的材料作絕緣墊；加厚墊片的厚度；并采用靜電屏蔽的方法：一般開關管的外殼是集電極，在集電極和散熱片之間墊上一層夾心絕緣物，即絕緣物中間夾一層銅箔，作為靜電屏蔽層，接在輸入直流0V地熱地上，散熱片仍接在機殼地上。這樣就大大減少集電極與散熱片之間的耦合電容Ci，也就減少了它們之間的電場耦合。對開關轉換型 電池充電器，由于開關管一般沒有散熱片，該方法不適用 4.2.2 減小分布電容的耦合續(xù)一對脈沖變壓器的初級與次級之間的耦合電容Cd，也可以用通過加靜電屏蔽層并就近在開關管的發(fā)射極接直流輸入的0V地熱地。該方式只能減少Cd的耦合，仍然會有局部騷擾從脈沖變壓器的初級耦合到次級形成共模騷擾。這

36、時可通過在直流輸入的0V地熱地和直流輸出的0V地冷地端串接一Y電容，給通過Cd耦合到輸出端的共模騷擾一個回路，重新回到直流輸入的0V地。從而減小通過Cd耦合的共模騷擾。在選擇該電容時為保證通過平安測試所需的耐壓，一般由兩個Y電容串聯(lián)使用。4.3 屏蔽抑制開關電源輻射騷擾的有效方法是屏蔽：用導電良好的材料對電場屏蔽，用導磁率高的材料對磁場屏蔽。為了防止脈沖變壓器的磁場泄漏，可利用閉合環(huán)形成磁屏蔽。對整個開關電源要進行電場屏蔽。在屏蔽的應考慮適用性、散熱和通風問題：屏蔽外殼上的通風孔最好為多孔圓形；在滿足通風的條件下，孔的數(shù)量可以多，每個孔的尺寸要盡可能小。4.3 屏蔽續(xù)一接縫處最好焊接，以保證電

37、磁的連續(xù)性；如果采用螺釘固定，注意螺絲間距要短。屏蔽外殼引入、引出線處要采取濾波措施；否那么這些線都會成為良好的騷擾發(fā)射天線，嚴重降低屏蔽外殼屏蔽效果。對無法進行完全屏蔽的開關電源，至少在其關鍵部位要有局部屏蔽。4.3 屏蔽續(xù)二電場屏蔽時，如果屏蔽外殼不接地就完全起不到屏蔽效果。磁場屏蔽那么無須接地。對非嵌入的外置式開關電源的外殼進行電場屏蔽非常重要，否那么很難通過輻射騷擾測試。對嵌入式的內置開關電源，是否采用外殼屏蔽那么視其系統(tǒng)的屏蔽效能及系統(tǒng)中其他局部對電源騷擾的敏感程度而定。4.4 電路布線元件及電路的選擇對于控制EMI至關重要。電路板的布局和互連也具有同等重要的影響。尤其是對于高密度、采用多層電路板的開關電源，元件的布局和走線對于電路的正常工作具有重要的影響。功率的切換可以在連接線上產生很大dV/dt和di/dt的信號，它可以耦合到其它連線上造成兼容性問題。4.4 電路布線續(xù)一不過，只要在關鍵回路的布局方面多加注意，就可防止兼容性問題以及花費很大代價去對線路板進行修改。對于一個系統(tǒng)來講，輻射型和傳導型電磁干擾相容易區(qū)分，但具體到某塊電路板或某段導線，問題就變得復雜了。相鄰連線之間有電場的耦合，同時也通過分布