包含共模電感的濾波電路，La和Lb就是共模電感線圈。這兩個(gè)線圈繞在同一鐵芯上,

匝數(shù)和相位都相同（繞制反向）。這樣，當(dāng)電路中的正常電流流經(jīng)共模電感時(shí)，電流在同相

位繞制的電感線圈中產(chǎn)生反向的磁場(chǎng)而相互抵消，此時(shí)正常信號(hào)電流主要受線圈電阻的影

響（和少量因漏感造成的阻尼）；當(dāng)有共模電流流經(jīng)線圈時(shí)，由于共模電流的同向性，會(huì)在

線圈內(nèi)產(chǎn)生同向的磁場(chǎng)而增大線圈的感抗，使線圈表現(xiàn)為高阻抗，產(chǎn)生較強(qiáng)的阻尼效果，

以此衰減共模電流，達(dá)到濾波的目的。

事實(shí)上，將這個(gè)濾波電路一端接干擾源，另一端接被干擾設(shè)備，則La和Cl,Lb和C2

就構(gòu)成兩組低通濾波器，可以使線路上的共模EYI信號(hào)被限制在很低的電平上。該電路既

可以抑制外部的EMI信號(hào)傳入，又可以衰減線路自身工作時(shí)產(chǎn)生的EMI信號(hào)，能有效地降

低EMI干擾強(qiáng)度。

UNIT:mm

2;

L:2.5mH

C1:OJdF

5RTC1C2:470pF

R:2.5M0

小學(xué)問(wèn)：漏感和差模電感

對(duì)志向的電感模型而言，當(dāng)線圈繞完后，全部磁通都集中在線

圈的中心內(nèi)。但通常狀況下環(huán)形線圈不會(huì)繞滿一周，或繞制不緊密,

這樣會(huì)引起磁通的泄漏。共模電感有兩個(gè)繞組，其間有相當(dāng)大的間

隙，這樣就會(huì)產(chǎn)生磁通泄漏，并形成差模電感。因此，共模電感一

般也具有肯定的差模干擾衰減實(shí)力。

在濾波器的設(shè)計(jì)中，我們也可以利用漏感。如在一般的濾波器

中，僅安裝一個(gè)共模電感，利用共模電感的漏感產(chǎn)生適量的差模電

感，起到對(duì)差模電流的抑制作用。有時(shí)，還要人為增加共模扼流圈

的漏電感，提高差模電感量，以達(dá)到更好的濾波效果。

摘要：開(kāi)關(guān)電源由于本身工作特性使得電磁干擾問(wèn)題相當(dāng)突出。從

開(kāi)關(guān)電源電磁干擾的模型入手論述了開(kāi)關(guān)電源電磁兼容問(wèn)題產(chǎn)生的

緣由與種類(lèi)，并給出了常用的抑制開(kāi)關(guān)電源電磁干擾的措施、濾波器

設(shè)計(jì)與參數(shù)選擇。<BR>

關(guān)鍵詞：開(kāi)關(guān)電源；電磁干擾；分析與抑制

0引言

近年來(lái)，開(kāi)關(guān)口源以其效率高、體積小、輸出穩(wěn)定性好的優(yōu)點(diǎn)而

快速發(fā)展起來(lái)。但是，由于開(kāi)關(guān)電源工作過(guò)程中的高頻率、高di/dt

和高dv/dt使得電磁干擾問(wèn)題特別突出。國(guó)內(nèi)已經(jīng)以新的3C認(rèn)證取

代了CCIB和CCEE認(rèn)證，使得對(duì)開(kāi)關(guān)電源在電磁兼容方面的要求更加

具體和嚴(yán)格。如今，如何降低甚至消退開(kāi)關(guān)電源的EMI問(wèn)題已經(jīng)成為

全球開(kāi)關(guān)電源設(shè)計(jì)師以與電磁兼容（EMC）設(shè)計(jì)師特別關(guān)注的問(wèn)題。

本文探討了開(kāi)關(guān)電源電磁干擾形成的緣由以與常用的EMI抑制方法。

1開(kāi)關(guān)電源的干擾源分析

開(kāi)關(guān)電源產(chǎn)生電磁干擾最根本的緣由，就是其在工作過(guò)程中產(chǎn)生

的高di/dt和高dv/dt,它們產(chǎn)生的浪涌電流和尖峰電壓形成了干擾

源。工頻整流濾波運(yùn)用的大電容充電放電、開(kāi)關(guān)管高頻工作時(shí)的電壓

切換、輸出整流二極管的反向復(fù)原電流都是這類(lèi)干擾源。開(kāi)關(guān)電源中

的電壓電流波形大多為接近矩形的周期波，比如開(kāi)關(guān)管的驅(qū)動(dòng)波形、

MOSFET漏源波形等。對(duì)于矩形波，周期的倒數(shù)確定了波形的基波頻

率；兩倍脈沖邊緣上升時(shí)間或下降時(shí)間的倒數(shù)確定了這些邊緣引起的

頻率重量的頻率值，典型的值在MHz范圍，而它的諧波頻率就更高了。

這些高頻信號(hào)都對(duì)開(kāi)關(guān)電源基本信號(hào)，尤其是限制電路的信號(hào)造成干

擾。

開(kāi)關(guān)電源的電磁噪聲從噪聲源來(lái)說(shuō)可以分為兩大類(lèi)。一類(lèi)是外部

噪聲，例如，通過(guò)電網(wǎng)傳輸過(guò)來(lái)的共模和差模噪聲、外部電磁輻射對(duì)

開(kāi)關(guān)電源限制電路的干擾等。另一類(lèi)是開(kāi)關(guān)電源自身產(chǎn)生的電磁噪

聲，如開(kāi)關(guān)管和整流管的電流尖峰產(chǎn)生的諧波與電磁輻射干擾。

如圖1所示，電網(wǎng)中含有的共模和差模噪聲對(duì)開(kāi)關(guān)電源產(chǎn)生干

擾，開(kāi)關(guān)電源在受到電磁干擾的同時(shí)也對(duì)電網(wǎng)其他設(shè)備以與負(fù)載產(chǎn)生

電磁干擾（如圖中的返回噪聲、輸出噪聲和輻射干擾）。進(jìn)行開(kāi)關(guān)電

源EMI/EMC設(shè)計(jì)時(shí)一方面要防止開(kāi)關(guān)電源對(duì)電網(wǎng)和旁邊的電子設(shè)備

產(chǎn)生干擾，另一方面要加強(qiáng)開(kāi)關(guān)電源本身對(duì)電磁騷擾環(huán)境的適應(yīng)實(shí)

力。下面具體分析開(kāi)關(guān)電源噪聲產(chǎn)生的緣由和途徑。

圖1開(kāi)關(guān)電源噪聲類(lèi)型圖

1.1電源線引入的電磁噪聲

電源線噪聲是電網(wǎng)中各種用電設(shè)備產(chǎn)生的電磁騷擾沿著電源線

傳播所造成的。電源線噪聲分為兩大類(lèi)：共模干擾、差模干擾。共模

干擾(Common-modeInterference)定義為任何載流導(dǎo)體與參考地之

間的不希望有的電位差；差模干擾(Differential-mode

Interference)定義為任何兩個(gè)載流導(dǎo)體之間的不希望有的電位差。

兩種干擾的等效電路如圖2[1]所示。圖中CP1為變壓器初、次級(jí)之

間的分布電容，CP2為開(kāi)關(guān)電源與散熱器之間的分布電容(即開(kāi)關(guān)管

集電極與地之間的分布電容)。

(a)共模干擾

(b)差模干擾

圖2兩種干擾的等效電路

如圖2(a)所示，開(kāi)關(guān)管VI由導(dǎo)通變?yōu)榻刂範(fàn)顟B(tài)時(shí)，其集電極

電壓突升為高電壓，這個(gè)電壓會(huì)引起共模電流Icm2向CP2充電和共

模電流Icml向CP1充電，分布電容的充電頻率即開(kāi)關(guān)電源的工作頻

率。則線路中共模電流總大小為+如圖2(b)所示，

當(dāng)VI導(dǎo)通時(shí)，差模電流1dm和信號(hào)電流IL沿著導(dǎo)線、變壓器初級(jí)、

開(kāi)關(guān)管組成的回路流通。由等效模型可知，共模干擾電流不通過(guò)地線,

而通過(guò)輸入電源線傳輸。而差模干擾電流通過(guò)地線和輸入電源線回路

傳輸。所以，我們?cè)O(shè)置電源線濾波器時(shí)要考慮到差模干擾和共模干擾

的區(qū)分，在其傳輸途徑上運(yùn)用差?；蚬材V波元件抑制它們的干擾，

以達(dá)到最好的濾波效果。

1.2輸入電流畸變?cè)斐傻脑肼?/p>

開(kāi)關(guān)電源的輸入普遍采納橋式整流、電容濾波型整流電源。如圖

3所示，在沒(méi)有PFC功能的輸入級(jí)，由于整流二極管的非線性和濾波

電容的儲(chǔ)能作用，使得二極管的導(dǎo)通角變小，輸入電流i成為一個(gè)時(shí)

間很短、峰值很高的周期性尖峰電流。這種畸變的電流實(shí)質(zhì)上除了包

含基波重量以外還含有豐富的高次諧波重量。這些高次諧波重量注入

電網(wǎng)，引起嚴(yán)峻的諧波污染，對(duì)電網(wǎng)上其他的電器造成干擾。為了限

制開(kāi)關(guān)電源對(duì)電網(wǎng)的污染以與實(shí)現(xiàn)高功率因數(shù)，PFC電路是不行或缺

的部分。

圖3未加PFC電路的輸入電流和電壓波形

1.3開(kāi)關(guān)管與變壓器產(chǎn)生的干擾

主開(kāi)關(guān)管是開(kāi)關(guān)電源的核心器件，同時(shí)也是干擾源。其工作頻率

干脆與電磁干擾的強(qiáng)度相關(guān)。隨著開(kāi)關(guān)管的工作頻率上升，開(kāi)關(guān)管電

壓、電流的切換速度加快，其傳導(dǎo)干擾和輻射干擾也隨之增加。此外,

主開(kāi)關(guān)管上反并聯(lián)的鉗位二極管的反向復(fù)原特性不好，或者電壓尖峰

汲取電路的參數(shù)選擇不當(dāng)也會(huì)造成電磁干擾。

開(kāi)關(guān)電源工作過(guò)程中，由初級(jí)濾波大電容、高頻變壓器初級(jí)線圈

和開(kāi)關(guān)管構(gòu)成了一個(gè)高頻電流環(huán)路。該環(huán)路會(huì)產(chǎn)生較大的輻射噪聲。

開(kāi)關(guān)回路中開(kāi)關(guān)管的負(fù)載是高頻變壓器初級(jí)線圈，它是一個(gè)感性的負(fù)

載，所以，開(kāi)關(guān)管通斷時(shí)在高頻變壓器的初級(jí)兩端會(huì)出現(xiàn)尖峰噪聲。

輕者造成干擾，重者擊穿開(kāi)關(guān)管。主變壓器繞組之間的分布電容和漏

感也是引起電磁干擾的重要因素。

1.4輸出整流二極管產(chǎn)生的干擾

志向的二極管在承受反向電壓時(shí)截止：不會(huì)有反向電流通過(guò)。而

實(shí)際二極管正向?qū)〞r(shí)，PN結(jié)內(nèi)的電荷被積累，當(dāng)二極管承受反向

電壓時(shí)，PN結(jié)內(nèi)積累的電荷將釋放并形成一個(gè)反向復(fù)原電流，它復(fù)

原到零點(diǎn)的時(shí)間與結(jié)電容等因素有關(guān)。反向復(fù)原電流在變壓器漏感和

其他分布參數(shù)的影響下將產(chǎn)生較劇烈的高頻衰減振蕩。因此，輸出整

流二極管的反向復(fù)原噪聲也成為開(kāi)關(guān)電源中一個(gè)主要的干擾源?？梢?/p>

通過(guò)在二極管兩端并聯(lián)RC緩沖器，以抑制其反向復(fù)原噪聲。

1.5分布與寄生參數(shù)引起的開(kāi)關(guān)電源噪聲

開(kāi)關(guān)電源的分布參數(shù)是多數(shù)干擾的內(nèi)在因素，開(kāi)關(guān)電源和散熱器

之間的分布電容、變壓器初次級(jí)之間的分布電容、原副邊的漏感都是

噪聲源。共模干擾就是通過(guò)變壓器初、次級(jí)之間的分布電容以與開(kāi)關(guān)

電源與散熱器之間的分布電容傳輸?shù)?。其中變壓器繞組的分布電容與

高頻變壓器繞組結(jié)構(gòu)、制造工藝有關(guān)?？梢酝ㄟ^(guò)改進(jìn)繞制工藝和結(jié)構(gòu)、

增加繞組之間的絕緣、采納法拉第屏蔽等方法來(lái)減小繞組間的分布電

容。而開(kāi)關(guān)電源與散熱器之間的分布電容與開(kāi)關(guān)管的結(jié)構(gòu)以與開(kāi)關(guān)管

的安裝方式有關(guān)。采納帶有屏蔽的絕緣襯墊可以減小開(kāi)關(guān)管與散熱器

之間的分布電容。

如圖4所示，在高頻工作下的元件都有高頻寄生特性[2],對(duì)其

工作狀態(tài)產(chǎn)生影響。高頻工作時(shí)導(dǎo)線變成了放射線、電容變成了電感、

電感變成了電容、電阻變成了共振電路。視察圖4中的頻率特性曲線

可以發(fā)覺(jué)，當(dāng)頻率過(guò)高時(shí)各元件的頻率特性產(chǎn)生了相當(dāng)大的變更。為

了保證開(kāi)關(guān)電源在高頻工作時(shí)的穩(wěn)定性，設(shè)計(jì)開(kāi)關(guān)電源時(shí)要充分考慮

元件在高頻工作時(shí)的特性，選擇運(yùn)用高頻特性比較好的元件。另外，

在高頻時(shí)，導(dǎo)線寄生電感的感抗顯著增加，由于電感的不行控性，最

終使其變成一根放射線。也就成為了開(kāi)關(guān)電源中的輻射干擾源。

元件低城高第嫡生特性

導(dǎo)陵G---匚二］---O

^-----1|-----0

電感o__o

電阻Q---11---O

圖4高頻工作下的元件頻率特性

2開(kāi)關(guān)電源EMT抑制措施

電磁兼容的三要素是干擾源、耦合通路和敏感體，抑制以上任何

一項(xiàng)都可以削減電磁干擾問(wèn)題。開(kāi)關(guān)電源工作在高電壓大電流的高頻

開(kāi)關(guān)狀態(tài)時(shí)，其引起的電磁兼容性問(wèn)題是比較困難的。但是，仍符合

基本的電磁干擾模型，可以從三要素入手尋求抑制電磁干擾的方法。

2.1抑制開(kāi)關(guān)電源中各類(lèi)電磁干擾源

為了解決輸入電流波形畸變和降低電流諧波含量，開(kāi)關(guān)電源須要

運(yùn)用功率因數(shù)校正（PFC）技術(shù)。PFC技術(shù)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，同時(shí)也提高了開(kāi)關(guān)電源的功

率因數(shù)。

軟開(kāi)關(guān)技術(shù)是減小開(kāi)關(guān)器件損耗和改善開(kāi)關(guān)器件電磁兼容特性

的重要方法。開(kāi)關(guān)器件開(kāi)通和關(guān)斷時(shí)會(huì)產(chǎn)生浪涌電流和尖峰電壓，這

是開(kāi)關(guān)管產(chǎn)生電磁干擾與開(kāi)關(guān)損耗的主要緣由。運(yùn)用軟開(kāi)關(guān)技術(shù)使開(kāi)

關(guān)管在零電壓、零電流時(shí)進(jìn)行開(kāi)關(guān)轉(zhuǎn)換可以有效地抑制電磁干擾。運(yùn)

用緩沖電路汲取開(kāi)關(guān)管或高頻變壓器初級(jí)線圈兩端的尖峰電壓也能

有效地改善電磁兼容特性。

輸出整流二極管的反向復(fù)原問(wèn)題可以通過(guò)在輸出整流管上串聯(lián)

一個(gè)飽和電感來(lái)抑制，如圖5所示，飽和電感Ls與二極管串聯(lián)工作。

飽和電感的磁芯是用具有矩形BH曲線的磁性材料制成的。同磁放大

器運(yùn)用的材料一樣，這種磁芯做的電感有很高的磁導(dǎo)率，該種磁芯在

BH曲線上擁有一段接近垂直的線性區(qū)并很簡(jiǎn)潔進(jìn)入飽和。實(shí)際運(yùn)用

中，在輸出整流二極管導(dǎo)通時(shí)，使飽和電感工作在飽和狀態(tài)下，相當(dāng)

于一段導(dǎo)線；當(dāng)二極管關(guān)斷反向復(fù)原時(shí)，使飽和電感工作在電感特性

狀態(tài)下，阻礙了反向復(fù)原電流的大幅度變更，從而抑制了它對(duì)外部的

干擾。

圖5飽和電感在減小二極管反向復(fù)原電流中的應(yīng)用

2.2切斷電磁干擾傳輸途徑一一共模、差模電源線濾波器設(shè)計(jì)

電源線干擾可以運(yùn)用電源線濾波器濾除，開(kāi)關(guān)電源EMI濾波器基

本電路如圖6所示。一個(gè)合理有效的開(kāi)關(guān)電源EMT濾波器應(yīng)當(dāng)對(duì)電源

線上差模干擾和共模干擾都有較強(qiáng)的抑制作用。在圖6中CX1和CX2

叫做差模電容，L1叫做共模電感，CY1和CY2叫做共模電容。差模濾

波元件和共模濾波元件分別對(duì)差模和共模干擾有較強(qiáng)的衰減作用。

共模電感L1是在同一個(gè)磁環(huán)上由繞向相反、匝數(shù)相同的兩個(gè)繞

組構(gòu)成。通常運(yùn)用環(huán)形磁芯，漏磁小，效率高，但是繞線困難。當(dāng)市

網(wǎng)工頻電流在兩個(gè)繞組中流過(guò)時(shí)為一進(jìn)一出，產(chǎn)生的磁場(chǎng)恰好抵消，

使得共模電感對(duì)市網(wǎng)工頻電流不起任何阻礙作用，可以無(wú)損耗地傳

輸。假如市網(wǎng)中含有共模噪聲電流通過(guò)共模電感，這種共模噪聲電流

是同方向的，流經(jīng)兩個(gè)繞組時(shí)，產(chǎn)生的磁場(chǎng)同相疊加，使得共模電感

對(duì)干擾電流呈現(xiàn)出較大的感抗，由此起到了抑制共模干擾的作用。L1

的電感量與EMI濾波器的額定電流I有關(guān)，具體關(guān)系參見(jiàn)表1所列。

實(shí)際運(yùn)用中共模電感兩個(gè)電感繞組由于繞制工藝的問(wèn)題會(huì)存在

電感差值，不過(guò)這種差值正好被利用作差模電感。所以，一般電路中

不必再設(shè)置獨(dú)立的差模電感了。共模電感的差值電感與電容CX1與

CX2構(gòu)成了一個(gè)n型濾波器。這種濾波器對(duì)差模干擾有較好的衰減。

除了共模電感以外，圖6中的電容CY1與CY2也是用來(lái)濾除共模

干擾的。共模濾波的衰減在低頻時(shí)主要由電感器起作用，而在高頻時(shí)

大部分由電容CY1與CY2起作用。電容CY的選擇要依據(jù)實(shí)際狀況來(lái)

定，由于電容CY接于電源線和地線之間，承受的電壓比較高，所以,

須要有高耐壓、低漏電流特性。

一般裝設(shè)在可移動(dòng)設(shè)備上的濾波器，其溝通漏電流應(yīng)〈1mA；若為

裝設(shè)在固定位置且接地的設(shè)備上的電源濾波器，其溝通漏電流應(yīng)

<3.5mA,醫(yī)療器材規(guī)定的漏電流更小。由于考慮到漏電流的平安規(guī)范,

電容CY的大小受到了限制，一般為2.2?33nF。電容類(lèi)型一般為瓷

片電容，運(yùn)用中應(yīng)留意在高頻工作時(shí)電容器CY與引線電感的諧振效

應(yīng)。

差模干擾抑制器通常運(yùn)用低通濾波元，'牛構(gòu)成，最簡(jiǎn)潔的就是一只

濾波電容接在兩根電源線之間而形成的輸入濾波電路（如圖6中電容

CX1）,只要電容選擇適當(dāng)，就能對(duì)高頻干擾起到抑制作用。該電容對(duì)

高頻干擾阻抗甚底，故兩根電源線之間的高頻干擾可以通過(guò)它，它對(duì)

工頻信號(hào)的阻抗很高，故對(duì)工頻信號(hào)的傳輸毫無(wú)影響。該電容的選擇

主要考慮耐壓值，只要滿足功率線路的耐壓等級(jí)，并能承受可預(yù)料的

電壓沖擊即可。為了避開(kāi)放電電流引起的沖擊危害，CX電容容量不

宜過(guò)大，一般在0.01?0.1UF之間。電容類(lèi)型為陶瓷電容或聚酯薄

膜電容。

圖6開(kāi)關(guān)電源EMI濾波器[3]

2.3運(yùn)用屏蔽降低電磁敏感設(shè)備的敏感性

抑制輻射噪聲的有效方法就是屏蔽。可以用導(dǎo)電性能良好的材料

對(duì)電場(chǎng)進(jìn)行屏蔽，用磁導(dǎo)率高的材料對(duì)磁場(chǎng)進(jìn)行屏蔽。為了防止變壓

器的磁場(chǎng)泄露，使變壓器初次級(jí)耦合良好，可以利用閉合磁環(huán)形成磁

屏蔽，如罐型磁芯的漏磁通就明顯比E型的小很多。開(kāi)關(guān)電源的連接

線，電源線都應(yīng)當(dāng)運(yùn)用具有屏蔽層的導(dǎo)線，盡量防止外部干擾耦合到

電路中?；蛘哌\(yùn)用磁珠、磁環(huán)等EMC元件，濾除電源與信號(hào)線的高頻

干擾，但是，要留意信號(hào)頻率不能受到EMC元件的干擾，也就是信號(hào)

頻率要在濾波器的通帶之內(nèi)。整個(gè)開(kāi)關(guān)電源的外殼也須要有良好的屏

蔽特性，接縫處要符合EMC規(guī)定的屏蔽要求。通過(guò)上述措施保證開(kāi)關(guān)

電源既不受外部電磁環(huán)境的干擾也不會(huì)對(duì)外部電子設(shè)備產(chǎn)生干擾。

3結(jié)語(yǔ)

如今在開(kāi)關(guān)電源體積越來(lái)越小，功率密度越來(lái)越大的趨勢(shì)下。

EMI/EMC問(wèn)題成為了開(kāi)關(guān)電源穩(wěn)定性的一個(gè)關(guān)鍵因素，也是一個(gè)最簡(jiǎn)

潔忽視的方面。開(kāi)關(guān)電源的EMI抑制技術(shù)在開(kāi)關(guān)電源設(shè)計(jì)中占有很重

要的位置。實(shí)踐證明，EMI問(wèn)題越早考慮、越早解決，費(fèi)用越小、效

果越好。

作者簡(jiǎn)介

王凡（1982—）,男，華南理工高校電力學(xué)院碩士探討生。探討方向

為高頻開(kāi)關(guān)電源。

王志強(qiáng)（1951—）,男，華南理工高校電力學(xué)院副教授，探討生導(dǎo)師,

從事電力電子技術(shù)與高頻開(kāi)關(guān)電源等方面的探討。

摘自中國(guó)電源網(wǎng)

作者：王凡，王志強(qiáng)

開(kāi)關(guān)電源基于補(bǔ)償原理的無(wú)源共模干擾抑制技術(shù)

由于MOSFET與IGBT和軟開(kāi)關(guān)技術(shù)在電力電子電路中的廣泛應(yīng)

用，使得功率變換器的開(kāi)關(guān)頻率越來(lái)越高，結(jié)構(gòu)更加緊湊，但亦帶來(lái)

很多問(wèn)題，如寄生元件產(chǎn)生的影響加劇，電磁輻射加劇等，所以EMI

問(wèn)題是目前電力電子界關(guān)注的主要問(wèn)題之一。

CMcurrent

圖1CM及DM噪聲電流的耦合路徑示意圖

DevicePackage

X&Ci

/noised(-/noise)=0

圖2提出的共模噪聲消除方法

傳導(dǎo)是電力電子裝置中干擾傳播的重要途徑。差模干擾和共模干擾是

主要的傳導(dǎo)干擾形態(tài)。多數(shù)狀況下，功率變換器的傳導(dǎo)干擾以共模干

擾為主°本文介紹了一種基于補(bǔ)償原理的無(wú)源共模干擾抑制技術(shù)，并

勝利地應(yīng)用于多種功率變換器拓?fù)渲?。理論和試?yàn)結(jié)果都證明白，它

能有效地減小電路中的高頻傳導(dǎo)共模干擾。這一方案的優(yōu)越性在于，

它無(wú)需額外的限制電路和協(xié)助電源，不依靠于電源變換器其他部分的

運(yùn)行狀況，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)潔、緊湊。1補(bǔ)償原理

共模噪聲與差模噪聲產(chǎn)生的內(nèi)部機(jī)制有所不同：差模噪聲主要由開(kāi)關(guān)

變換器的脈動(dòng)電流引起；共模噪聲則主要由較高的dv/dt與雜散參數(shù)

間相互作用而產(chǎn)生的高頻振蕩引起。如圖1所示。共模電流包含連線

到接地面的位移電流，同時(shí)，由于開(kāi)關(guān)器件端子上的dv/dt是最大的,

所以開(kāi)關(guān)器件與散熱片之間的雜散電容也將產(chǎn)生共模電流。圖2給出

了這種新型共模噪聲抑制電路所依據(jù)的本質(zhì)概念。開(kāi)關(guān)器件的dv/dt

通過(guò)外殼和散熱片之間的寄生電容對(duì)地形成噪聲電流。抑制電路通過(guò)

檢測(cè)器件的dv/dt,并把它反相，然后加到一個(gè)補(bǔ)償電容上面，從而

形成補(bǔ)償電流對(duì)噪聲電流的抵消。即補(bǔ)償電流與噪聲電流等幅但相位

相差180°,并且也流入接地層。依據(jù)基爾霍夫電流定律，這兩股電

流在接地點(diǎn)匯流為零，于是50Q的阻抗平衡網(wǎng)絡(luò)(LISN)電阻(接

測(cè)量接收機(jī)的BNC端口)上的共模噪聲電壓被大大減弱了。

圖3帶無(wú)源共模抑制電路的隔離型反激

2基于補(bǔ)償原理的共模干擾抑制技術(shù)在開(kāi)關(guān)電源中的應(yīng)用

本文以單端反激電路為例，介紹基于補(bǔ)償原理的共模干擾抑制技術(shù)在

功率變換器中的應(yīng)用。圖3給出了典型單端反激變換器的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，

并加入了新的共模噪聲抑制電路。如圖3所示，從開(kāi)關(guān)器件過(guò)來(lái)的

dv/dt所導(dǎo)致的寄生電流ipara注入接地層，附加抑制電路產(chǎn)生的反

相噪聲補(bǔ)償電流icomp也同時(shí)注入接地層。志向的狀況就是這兩股電

流相加為零，從而大大削減了流向LISN電阻的共模電流。利用現(xiàn)有

電路中的電源變壓器磁芯，在原繞組結(jié)構(gòu)上再增加一個(gè)附加繞組NC。

由于該繞組只需流過(guò)由補(bǔ)償電容Ccomp產(chǎn)生的反向噪聲電流，所以它

的線徑相對(duì)原副方的NP與NS繞組顯得很?。ㄓ蓪?shí)際裝置的設(shè)計(jì)考慮

確定）。附加電路中的補(bǔ)償電容Ccomp主要是用來(lái)產(chǎn)生和由寄生電容

Cpara引起的寄生噪聲電流反相的補(bǔ)償電流。Ccomp的大小由Cpara

和繞組匝比NP：NC確定。假如NP：NC=1,則Ccomp的電容值取得和

Cpara相當(dāng)；若NP：NC#L則Ccomp的取值要滿足

icomp=Cpara?dv/dto

圖4帶有無(wú)源共模抑制電路的半橋隔離式C

I附加電崗

圖5帶有無(wú)源共模抑制電路的Buck

此外，還可以通過(guò)改造諸如Buck,Half-bridge等DC/DC變換器中的

電感或變壓器，從而形成無(wú)源補(bǔ)償電路，實(shí)現(xiàn)噪聲的抑制，如圖4,

圖5所示。

3試驗(yàn)與結(jié)果

試驗(yàn)采納了一臺(tái)5kV50Hz艇用逆變器的單端反激協(xié)助電源作為試驗(yàn)

平臺(tái)。溝通調(diào)壓器的輸出經(jīng)過(guò)LISN送入整流橋，整流后的直流輸出

作為反激電路的輸入。多點(diǎn)測(cè)得開(kāi)關(guān)管集電極對(duì)試驗(yàn)地（機(jī)殼）的寄

生電容大約為80pF,鑒于試驗(yàn)室現(xiàn)有的電容元件，取用了一個(gè)lOOpF,

耐壓IkV的瓷片電容作為補(bǔ)償電容。一接地鋁板作為試驗(yàn)桌面，LISN

與待測(cè)反激電源的外殼均良好接地。圖6是補(bǔ)償繞組電壓和原方繞組

電壓波形。補(bǔ)償繞組精確的反相重現(xiàn)了原方繞組的波形。圖7是流過(guò)

補(bǔ)償電容的電流和開(kāi)關(guān)管散熱器對(duì)地寄生電流的波形。從圖7可以看

出，補(bǔ)償電流和寄生電流波形相位相差180。，在一些波形尖刺方面

也較好地吻合。但是，由于開(kāi)關(guān)管的金屬外殼為集電極且與散熱器相

通，散熱器形態(tài)的不規(guī)則導(dǎo)致了開(kāi)關(guān)管寄生電容測(cè)量的不確定性。由

圖7可見(jiàn)，補(bǔ)償電流的幅值大于實(shí)際寄生電流，說(shuō)明補(bǔ)償電容的取值

與寄生電容的靠近程度不夠好，取值略偏大。圖8給出了補(bǔ)償電路加

入前后，流入LISN接地線的共模電流波形比較。經(jīng)過(guò)共模抑制電路

的電流平衡后，共模電流的尖峰得到了很好的抑制，試驗(yàn)數(shù)據(jù)表明，

最大的抑制量大約有14mA左右。

圖6補(bǔ)償繞組電壓和原方繞組電壓波形

圖9是用AgilentE4402B頻譜分析儀測(cè)得的共模電流的頻譜波形?？?/p>

見(jiàn)100kHz到2MHz的頻率范圍內(nèi)的CM噪聲得到了較好的抑制。但是,

在3MHz左右出現(xiàn)了一個(gè)幅值突起，之后的高頻段也未見(jiàn)明顯的衰減,

這說(shuō)明在高頻條件下，電路的分布參數(shù)成了噪聲耦合主要的影響因

素，補(bǔ)償電路帶來(lái)的高頻振蕩也部分增加了共模EMT噪聲的高頻成

份。但從濾波器設(shè)計(jì)的角度來(lái)看，這并不太多影響由于降低了低次諧

波噪聲而節(jié)約的設(shè)備開(kāi)支。若是能較精確地調(diào)整補(bǔ)償電容，使其盡可

能接近寄生電容Cpara的值，那么抑制的效果會(huì)在此基礎(chǔ)上有所改

善。

4此技術(shù)的局限性

圖10中的(a),(b),(c),(d)給出了噪聲抑制電路無(wú)法起

到正常效用時(shí)的電壓、電流的波形仿真狀況。這里主要包含了兩種狀

況：

補(bǔ)償前

,正031孤修斕

補(bǔ)償后

2■tooMs

I)RefA:2InvoltoouS

2RefB:vol.

圖8補(bǔ)償前后流入LISN地的共模電流波形

（電流卡鉗系數(shù)：100mV/A）

第一種狀況是在輸入電容的等效串聯(lián)電感(ESL)上遇到的。電感在

整個(gè)電路中充當(dāng)了限制電流變更率di/dt的角色，很明顯LISN中大

電感量的串聯(lián)電感限制了變換器電源作為電流源供應(yīng)的實(shí)力。因此，

這些脈動(dòng)電流所需的能量必需靠輸入電容來(lái)供應(yīng)，但是輸入電容自身

的ESL也限制了它們作為電流源的實(shí)力。ESL愈大，則輸入端電容供

應(yīng)應(yīng)補(bǔ)償變壓器所需高頻電流的實(shí)力愈受限制。當(dāng)ESL為100nH時(shí)，

補(bǔ)償電路幾乎失效。圖10(a)中雖說(shuō)補(bǔ)償電壓與寄生CM電壓波形

特別近似，但是圖10(b)中卻很明顯看出流過(guò)補(bǔ)償電容Ccomp的電

流被限制了。

>?Hz

圖9補(bǔ)償前后流入L1SN地的CM電流頻譜比較

另外一種嚴(yán)峻的狀況是補(bǔ)償變壓器的漏感。當(dāng)把變壓器漏感從原來(lái)磁

化電感的0.1%增大到10%的時(shí)候，補(bǔ)償電路也起先失效，如圖10

(c)與圖10(d)所示。補(bǔ)償繞組電壓波形由于漏感和磁化電感的

原因發(fā)生分叉。假如漏感相對(duì)于磁化電感來(lái)說(shuō)很小的話，這個(gè)波形畸

變可以忽視，但實(shí)際補(bǔ)償電容上呈現(xiàn)的dv/dt波形已經(jīng)惡化，以至于

補(bǔ)償電路無(wú)法有效發(fā)揮抑制作用。

為了解決ESL和變壓器漏感這兩個(gè)嚴(yán)峻的限制因素，可以實(shí)行以下措

施：對(duì)于輸入電容的ESL,要盡量降低至可以接受的程度，通過(guò)并聯(lián)

低ESL值的電容來(lái)改善；密繞原方繞組和補(bǔ)償繞組可以有效降低漏

感。

200

0.0

1-200

■

>-40.0

-600

(a)輸入電容￡SL值較大時(shí)的CM電壓

or

<0.05-

_

N

W00-

W

-0.05.

-01

0卜

<0.05-

4

~00

J

~-005

0.009970009980.009990.0)

f/S

(b)輸入電容值較大時(shí)的CM電流

圖10噪聲電路失效仿真電壓、電流波形

5結(jié)語(yǔ)

由以上的試驗(yàn)和分析可以看到，應(yīng)用到傳統(tǒng)電源變換器拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)中的

這種無(wú)源CM噪聲抑制電路是有肯定作用的。由于用來(lái)補(bǔ)償?shù)母郊永@

組只須加到現(xiàn)有的變壓器結(jié)構(gòu)中，所以，隔離式的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)對(duì)于采納

這種無(wú)源補(bǔ)償消退電路來(lái)說(shuō)可能是最簡(jiǎn)易、經(jīng)濟(jì)的電路結(jié)構(gòu)。

差模干擾串聯(lián)在信號(hào)中；共模干擾同時(shí)加在信號(hào)的兩個(gè)輸入端。

差模傳導(dǎo)噪音是電子設(shè)備內(nèi)部噪音電壓產(chǎn)生的與信號(hào)電流或電源電

流相同路徑的噪音電流。減小這種噪音的方法是在信號(hào)線和電源線上

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，來(lái)減小

高頻的噪音。噪音產(chǎn)生的電場(chǎng)強(qiáng)度與電纜到觀測(cè)點(diǎn)的距離成反比，與

頻率的平方成正比，與電流和電流環(huán)路的面積成正比。因此，減小這

種輻射的方法是在信號(hào)輸入端加LC低通濾波器阻擋噪音電流流進(jìn)電

纜；運(yùn)用屏蔽電纜或扁平電纜，在相鄰的導(dǎo)線中傳輸回流電流和信號(hào)

電流，使環(huán)路面積減小。

共模傳導(dǎo)噪音是在設(shè)備內(nèi)噪音電壓的驅(qū)動(dòng)下，經(jīng)過(guò)大地與設(shè)備之間的

寄生電容，在大地與電纜之間流淌的噪音電流產(chǎn)生的。減小共模傳導(dǎo)

噪音的方法是在信號(hào)線或電源線中串聯(lián)共模扼流圈、在地與導(dǎo)線之間

并聯(lián)電容器、組成LC濾波器進(jìn)行濾波，濾去共模噪聲。噪音輻射的

電場(chǎng)強(qiáng)度與電纜到觀測(cè)點(diǎn)的距離成反比，與頻率和電纜的長(zhǎng)度成正

比。任何電源線上傳導(dǎo)干擾信號(hào)，均可用差模和共模干擾信號(hào)來(lái)表示。

差模干擾在兩導(dǎo)線之間傳輸，屬于對(duì)稱(chēng)性干擾；共模干擾在導(dǎo)線與地

（機(jī)殼）之間傳輸，屬于非對(duì)稱(chēng)性干擾。在一般狀況下，差模干擾幅度

小、頻率低、所造成的干擾較小，共模干擾幅度大、頻率高，還可以

通過(guò)導(dǎo)線產(chǎn)生輻射，所造成的干擾較大。因此，欲減弱傳導(dǎo)干擾，把

EMT信號(hào)限制在有關(guān)EMC標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的極限電平以下。除抑制干擾源

以外，最有效的方法就是在開(kāi)關(guān)電源輸入和輸出電路中加裝EMI濾波

器。開(kāi)關(guān)電源的工作頻率約為10-100kHz。EMC很多標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的傳

導(dǎo)干擾電平的極限值都是從10kHz算起。對(duì)開(kāi)關(guān)電源產(chǎn)生的高頻段

EMI信號(hào)，只要選擇相應(yīng)的去耦電路或網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)較為簡(jiǎn)潔的EMI濾波

器，就不難滿足符合EMC標(biāo)準(zhǔn)的濾波效果c在一般狀況下，差模信號(hào)

就是兩個(gè)信號(hào)之差，共模信號(hào)是兩個(gè)信號(hào)的算術(shù)平均值。

共模抑制比：差模信號(hào)電壓增益與共模信號(hào)電壓增益的比值，說(shuō)明差

分放大電路對(duì)攻模信號(hào)的抑制實(shí)力，因此共模抑制比越大越好，說(shuō)明

電路的性能優(yōu)良傳輸線的共模狀態(tài)：當(dāng)兩條耦合傳輸線上驅(qū)動(dòng)信號(hào)的

幅度與相位都相同時(shí)，稱(chēng)為共模傳輸模式c此時(shí)，傳輸線的等效電容

將隨著互容的削減而削減，同時(shí)等效電感卻因?yàn)榛ジ械脑黾佣黾印?/p>

傳輸線的差模狀態(tài)：當(dāng)兩根耦合的傳輸線相互之間的驅(qū)動(dòng)信號(hào)幅值相

同但相位相差180度的時(shí)候，就是一個(gè)差模傳輸?shù)哪Ｐ汀４藸顩r下，

傳輸線的等效電容因?yàn)榛ト莸募颖抖黾樱旱堑刃щ姼幸驗(yàn)榛ジ械?/p>

減小而變小。

干擾類(lèi)型通常按干擾產(chǎn)生的緣由、噪聲干擾模式和噪聲的波形性質(zhì)的

不同劃分。其中：按噪聲產(chǎn)生的緣由不同，分為放電噪聲、浪涌噪聲、

高頻振蕩噪聲等；按噪聲的波形、性質(zhì)不同，分為持續(xù)噪聲、偶發(fā)噪

聲等；按噪聲干擾模式不同，分為共模干擾和差模干擾。共模干擾和

差模干擾是一種比較常用的分類(lèi)方法。共模干擾是信號(hào)對(duì)地的電位

差，主要由電網(wǎng)串入、地電位差與空間電磁輻射在信號(hào)線上感應(yīng)的共

態(tài)（同方向）電壓迭加所形成。共模電壓有時(shí)較大，特殊是采納隔離

性能差的配電器供電室，變送器輸出信號(hào)的共模電壓普遍較高，有的

可高達(dá)130V以上。共模電壓通過(guò)不對(duì)稱(chēng)電路可轉(zhuǎn)換成差模電壓，干

脆影響測(cè)控信號(hào)，造成元器件損壞（這就是一些系統(tǒng)I/O模件損壞率

較高的主要緣由），這種共模干擾可為直流、亦可為溝通。差模干擾

是指作用于信號(hào)兩極間的干擾電壓，主要由空間電磁場(chǎng)在信號(hào)間耦合

感應(yīng)與由不平衡電路轉(zhuǎn)換共模干擾所形成的電壓，這種讓干脆疊加在

信號(hào)上，干脆影響測(cè)量與限制精度。

差模干擾在兩根信號(hào)線之間傳輸，屬于對(duì)稱(chēng)性干擾。消退差模干擾的

方法是在電路中增加一個(gè)偏值電阻,并采納雙絞線；

共模干擾是在信號(hào)線與地之間傳輸，屬于非對(duì)稱(chēng)性干擾。消退共模干

擾的方法包括：

（1）采納屏蔽雙絞線并有效接地

（2）強(qiáng)電場(chǎng)的地方還要考慮采納鍍鋅管屏蔽

（3）布線時(shí)遠(yuǎn)離高壓線，更不能將高壓電源線和信號(hào)線捆在一起走

線

（4）采納線性穩(wěn)壓電源或高品質(zhì)的開(kāi)關(guān)電源（紋波干擾小于50mV）

共模干擾：一般指在兩根信號(hào)線上產(chǎn)生的幅度相等，相位相同的噪聲。

差模干擾：則是幅度想等，相位相反的的噪聲。

常用的差分線對(duì)共模干擾的抗干擾實(shí)力就特別強(qiáng)。

共模電感

Lcm=4Xpi*u*A*NC2*l(T(-7)/Lni

L=4*pi*u*n^2*10^(-7)/Im;

u:incrmentalpermeability;

A:crosssectionareainmeters2;

n:numberofturns;

Im:meancircumferenceoftoroidinmeter;

u是磁導(dǎo)率；

A是截面積：

n是匝數(shù)；

LM是等效的環(huán)路的長(zhǎng)度

對(duì)于共摸電感主要是共摸濾波作用，主要參數(shù)是電感量和諧振頻率.

削減圈數(shù)不會(huì)有任何問(wèn)題，因?yàn)闉榈谝?共摸電感沒(méi)有飽和問(wèn)題,其次,

削減圈數(shù)會(huì)市使電感的諧振頻率增加,這是客戶所希望的.

但是要增加圈數(shù)就要留意諧振頻率的問(wèn)題了.

共模電感器是濾除共模干擾信號(hào)的

事實(shí)上須要的是阻抗

電感量主要在低頻起作用

看共模電感器要濾除的信號(hào)在哪個(gè)頻段

假如頻率比較高

就要用磁導(dǎo)率片小點(diǎn)的材料以便高頻的阻抗大

因此材料不能隨意更換，之所以有些客戶允許你更換材料

是因?yàn)樗麑?duì)要濾除的干擾是那個(gè)頻段的也不太清晰，實(shí)際會(huì)有影響.

因此不要隨意更換材料，變更匝數(shù)以免造成損失.

差模干擾在兩根信號(hào)線之間傳輸，屬于對(duì)稱(chēng)性干擾。消退差模干擾的

方法是在電路中增加一個(gè)偏值電阻,并采納雙絞線；

共模干擾是在信號(hào)線與地之間傳輸，屬于非對(duì)稱(chēng)性干擾。消退共模干

擾的方法包括：

（1）采納屏蔽雙絞線并有效接地

（2）強(qiáng)電場(chǎng)的地方還要考慮采納鍍鋅管屏蔽

（3）布線時(shí)遠(yuǎn)離高壓線，更不能將高壓電源線和信號(hào)線捆在一起走

線

（4）不要和電控鎖共用同一個(gè)電源

（5）采納線性穩(wěn)壓電源或高品質(zhì)的開(kāi)關(guān)電源（紋波干擾小于50mV）

關(guān)于濾波

濾波技術(shù)是抑制干擾的?種有效措施，尤其是在應(yīng)付開(kāi)關(guān)電源EM［信

號(hào)的傳導(dǎo)干擾和某些輻射干擾方面，具有明顯的效果。

任何電源線上傳導(dǎo)干擾信號(hào)，均可用差模和共模干擾信號(hào)來(lái)表示。

差模干擾在兩導(dǎo)線之間傳輸，屬于對(duì)稱(chēng)性干擾；共模干擾在導(dǎo)線與地

（機(jī)殼）之間傳輸，屬于非對(duì)稱(chēng)性干擾。在一般狀況下，差模干擾幅度

小、頻率低、所造成的干擾較小，共模干擾幅度大、頻率高，還可以

通過(guò)導(dǎo)線產(chǎn)生輻射，所造成的干擾較大。因此，欲減弱傳導(dǎo)干擾，把

EMI信號(hào)限制在有關(guān)EMC標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的極限旦平以下。除抑制干擾源以

外，最有效的方法就是在開(kāi)關(guān)源輸入和輸出電路中加裝EMI濾波器。

一般設(shè)備的工作頻率約為10-50kllzoEMC很多標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的傳導(dǎo)干擾

電平的極限值都是從10kHz算起。對(duì)開(kāi)關(guān)電源產(chǎn)生的高頻段EMI信

號(hào)，只要選擇相應(yīng)的去耦電路或網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)較為簡(jiǎn)潔的EMI濾波器，就

不難滿足符合EMC標(biāo)準(zhǔn)的濾波效果。

1.1瞬態(tài)干擾

是指溝通電網(wǎng)上出現(xiàn)的浪涌電壓、振鈴電壓、火花放電等瞬間干擾信

號(hào)，其特點(diǎn)是作用時(shí)間極短，但電壓幅度高、瞬態(tài)能量大。瞬態(tài)干擾

會(huì)造成單片開(kāi)關(guān)電源輸出電壓的波動(dòng)；當(dāng)瞬態(tài)電壓疊加在整流濾波后

的直流輸入電壓VI上，使VI超過(guò)內(nèi)部功率開(kāi)關(guān)管的漏一源擊穿電

壓V（BR）DS時(shí)，還會(huì)損壞T0PSwitch芯片，因此必需

采納抑制措施。通常，靜電放電（ESD）和電快速瞬變脈沖群（EFT）

對(duì)數(shù)字電路的危害甚于其對(duì)模擬電路的影響。靜電放電在5-

200MHz的頻率范圍內(nèi)產(chǎn)生劇烈的射頻輻射。此輻射能量的峰值常常

出現(xiàn)在35MHz—45MHz之間發(fā)生自激振蕩。很多I/O電纜的諧振頻

率也通常在這個(gè)頻率范圍內(nèi)，結(jié)果，電纜中便串入了大量的靜電放電

輻射能量。當(dāng)電纜暴露在4-8kV靜電放電環(huán)境中時(shí)，I/O電纜終

端負(fù)載上可以測(cè)量到的感應(yīng)電壓可達(dá)到600Vo這個(gè)電壓遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了

典型數(shù)字的門(mén)限電壓值0.4V。典型的感應(yīng)脈沖持續(xù)時(shí)間大約為400

納秒。將I/O電纜屏蔽起來(lái)，且將其兩端接地，使內(nèi)部信號(hào)引線全部

處于屏蔽層內(nèi)，可以將干擾減小60-70dB,負(fù)載上的感應(yīng)電壓只

有0.3V或更低。電快速瞬變脈沖群也產(chǎn)生相當(dāng)強(qiáng)的輻射放射，從而

耦合到電纜和機(jī)殼線路。電源線濾波器可以對(duì)電源進(jìn)行愛(ài)護(hù)。線一

地之間的共模電容是抑制這種瞬態(tài)干擾的有效器件，它使干擾旁路到

機(jī)殼，而遠(yuǎn)離內(nèi)部電路。當(dāng)這個(gè)電容的容量受到泄漏電流的限制而不

能太大時(shí)，共模扼流圈必需供應(yīng)更大的愛(ài)護(hù)作用。這通常要求運(yùn)用特

地的帶中心抽頭的共模扼流圈，中心抽頭通過(guò)一只電容（容量由泄漏

電流確定）連接到機(jī)殼。共模扼流圈通常繞在高導(dǎo)磁率鐵氧體芯上，

其典型電感值為15?20mHo

1.2傳導(dǎo)的抑制

往往單純采納屏蔽不能供應(yīng)完整的電磁干擾防護(hù)，因?yàn)樵O(shè)備或系統(tǒng)上

的電纜才是最有效的干擾接收與放射天線。很多設(shè)備單臺(tái)做電磁兼容

試驗(yàn)時(shí)都沒(méi)有問(wèn)題，但當(dāng)兩臺(tái)設(shè)備連接起來(lái)以后，就不滿足電磁兼容

的要求了，這就是電纜起了接收和輻射天線的作用。唯一的措施就是

加濾波器，切斷電磁干擾沿信號(hào)線或電源線傳播的路徑，與屏蔽共同

夠成完善的電磁干擾防護(hù)，無(wú)論是抑制干擾源、消退耦合或提高接收

電路的抗實(shí)力，都可以采納濾波技術(shù)。針對(duì)不同的干擾，應(yīng)實(shí)行不同

的抑制技術(shù)，由簡(jiǎn)潔的線路清理，至單個(gè)元件的干擾抑制器、濾波器

和變壓器，再至比較困難的穩(wěn)壓器和凈化電源，以與價(jià)格昂貴而性能

完善的不間斷電源，下面分別作簡(jiǎn)要敘述。

1.3專(zhuān)用線路

只要通過(guò)對(duì)供電線路的簡(jiǎn)潔清理就可以取得肯定的干擾抑制效果。如

在三相供電線路中認(rèn)定一相作為干擾敏感沒(méi)備的供電電源；以另一相

作為外部設(shè)備的供電電源；再以一相作為常用測(cè)試儀器或其他協(xié)助設(shè)

備的供電電源。這樣的處理可避開(kāi)設(shè)備間的一些相互干擾，也有利于

三相平衡。值得一提的是在現(xiàn)代電子設(shè)備系統(tǒng)中，由于配電線路中非

線性負(fù)載的運(yùn)用，造成線路中諧波電流的存在，而零序重量諧波在中

線里不能相互抵消，反而是疊加，因此過(guò)于纖細(xì)的中線會(huì)造成線路阻

抗的增加，干擾也將增加。同時(shí)過(guò)細(xì)的中線還會(huì)造成中線過(guò)熱。

1.4瞬變干擾抑制器

屬瞬變干擾抑制器的有氣體放電管、金屬氧化物壓敏電阻、硅瞬

變汲取二極管和固體放電管等多種。其中金屬氧化物壓敏電阻和硅瞬

變汲取二極管的工作有點(diǎn)象一般的穩(wěn)壓管，是箝位型的干擾汲取器

件；而氣體放電管和固體放電管是能量轉(zhuǎn)移型干擾汲取器件（以氣體

放電管為例，當(dāng)出現(xiàn)在放電管兩端的電壓超過(guò)放電管的著火電壓時(shí)，

管內(nèi)的氣體發(fā)生電離，在兩電極間產(chǎn)生電弧。由于電弧的壓降很低，

使大部分瞬變能量得以轉(zhuǎn)移，從而愛(ài)護(hù)設(shè)備免遭瞬變電壓破壞）。瞬

變干擾抑制器與被愛(ài)護(hù)設(shè)備并聯(lián)運(yùn)用。

1.5氣體放電管

氣體放電管也稱(chēng)避雷管，目前常用于程控交換機(jī)上。避雷管具有

很強(qiáng)的浪涌汲取實(shí)力，很高的絕緣電阻和很小的寄生電容，對(duì)正常工

作的設(shè)備不會(huì)帶來(lái)任何有害影響。但它對(duì)浪涌的起弧響應(yīng)，與對(duì)直流

電壓的起弧響應(yīng)之間存在很大差異。例如90V氣體放電管對(duì)直流的起

弧電壓就是90V,而對(duì)5kV/us的浪涌起弧電壓最大值可能達(dá)到

1000Vo這表明氣體放電管對(duì)浪涌電壓的響應(yīng)速度較低。故它比較適

合作為線路和設(shè)備的一次愛(ài)護(hù)。此外，氣體放電管的電壓檔次很少。

L6金屬氧化物壓敏電阻

由于價(jià)廉，壓敏電阻是目前廣泛應(yīng)用的瞬變干擾汲取器件。描述壓敏

電阻性能的主要參數(shù)是壓敏電阻的標(biāo)稱(chēng)電壓和通流容量即浪涌電流

汲取實(shí)力。前者是運(yùn)用者常常易弄混淆的一個(gè)參數(shù)。壓敏電阻標(biāo)稱(chēng)電

壓是指在恒流條件下（外徑為7mm以下的壓敏電阻取0.1mA；7mm以

上的取1mA）出現(xiàn)在壓敏電阻兩端的電壓降。由于壓敏電阻有較大的

動(dòng)態(tài)電阻，在規(guī)定形態(tài)的沖擊電流下（通常是8/20Ps的標(biāo)準(zhǔn)沖擊電

流）出現(xiàn)在壓敏電阻兩端的電壓（亦稱(chēng)是最大限制電壓）大約是壓敏

電阻標(biāo)稱(chēng)電壓的1.8?2倍（此值也稱(chēng)殘壓比）。這就要求運(yùn)用者在選

擇壓敏電阻時(shí)事先有所估計(jì)，對(duì)確有可能遇到較大沖擊電流的場(chǎng)合，

應(yīng)選擇運(yùn)用外形尺寸較大的器件（壓敏電阻的電流汲取實(shí)力正比于器

件的通流面積，耐受電壓正比于器件厚度，而汲取能量正比于器件體

積）。運(yùn)用壓敏電阻要留意它的固有電容。依據(jù)外形尺寸和標(biāo)稱(chēng)電壓

的不同，電容量在數(shù)千至數(shù)百pF之間，這意味著壓敏電阻不相宜在

高頻場(chǎng)合下運(yùn)用，比較適合于在工頻場(chǎng)合，如作為晶閘管和電源進(jìn)線

處作愛(ài)護(hù)用。特殊要留意的是，壓敏電阻對(duì)瞬變干擾汲取時(shí)的高速性

能（達(dá)ns）級(jí)，故安裝壓敏電阻必需留意其引線的感抗作用，過(guò)長(zhǎng)的

引線會(huì)引入由于引線電感產(chǎn)生的感應(yīng)電壓（在示波器上，感應(yīng)電壓呈

尖刺狀）。引線越長(zhǎng)，感應(yīng)電壓也越大。為取得滿足的干擾抑制效果,

應(yīng)盡量縮短其引線。關(guān)于壓敏電阻的電壓選擇，要考慮被愛(ài)護(hù)線路可

能有的電壓波動(dòng)（一般取1.2?1.4倍）。假如是溝通電路，還要留意

電壓有效值與峰值之間的關(guān)系。所以對(duì)220V線路，所選壓敏電阻的

標(biāo)稱(chēng)電壓應(yīng)當(dāng)是220X1.4X1.4^430'，。此外，就壓敏電阻的電流汲

取實(shí)力來(lái)說(shuō)，IkA（對(duì)8/20us的電流波）用在晶閘管愛(ài)護(hù)上，3kA

用在電器設(shè)備的浪涌汲取上;5kA用在雷擊與電子設(shè)備的過(guò)壓汲取上;

10kA用在雷擊愛(ài)護(hù)上。壓敏電阻的電壓檔次較多，適合作設(shè)備的一

次或二次愛(ài)護(hù)。

1.7硅瞬變電壓汲取二極管（TVS管）

硅瞬變電壓汲取二極管具有極快的響應(yīng)時(shí)間（亞納秒級(jí)）和相當(dāng)

高的浪涌汲取實(shí)力，與極多的電壓檔次?？捎糜趷?ài)護(hù)設(shè)備或電路免受

靜電、電感性負(fù)載切換時(shí)產(chǎn)生的瞬變電壓，以與感應(yīng)雷所產(chǎn)生的過(guò)電

壓。TVS管有單方向（單個(gè)二極管）和雙方向（兩個(gè)背對(duì)背連接的

二極管）兩種，它們的主要參數(shù)是擊穿電壓、漏電流和電容。運(yùn)用中

TVS管的擊穿電壓要比被愛(ài)護(hù)電路工作電壓高10%左右，以防止因線

路工作電壓接近TVS擊穿電壓，使TVS漏電流影響電路正常工作；也

避開(kāi)因環(huán)境溫度變更導(dǎo)致TVS管擊穿電壓落入線路正常工作電壓的

范圍。TVS管有多種封裝形式，如軸向引線產(chǎn)品可用在電源饋線上;

雙列直插的和表面貼裝的適合于在印刷板上作為邏輯電路、I/O總線

與數(shù)據(jù)總線的愛(ài)護(hù)。TVS管在運(yùn)用中應(yīng)留意的事項(xiàng)：?對(duì)瞬變電壓

的汲取功率（峰值）與瞬變電壓脈沖寬度間的關(guān)系。手冊(cè)給的只是特

定脈寬下的汲取功率（峰值），而實(shí)際線路中的脈沖寬度則變更莫測(cè),

事前要有估計(jì)。對(duì)寬脈沖應(yīng)降額運(yùn)用。-對(duì)小電流負(fù)載的愛(ài)護(hù)，可

有意識(shí)地在線路中增加限流電阻，只要限流電阻的阻值適當(dāng)，不會(huì)影

響線路的正常工作，但限流電阻對(duì)干擾所產(chǎn)生的電流卻會(huì)大大減小。

這就有可能選用峰值功率較小的TVS管來(lái)對(duì)小電流負(fù)載線路進(jìn)行愛(ài)

護(hù)。?對(duì)重復(fù)出現(xiàn)的瞬變電壓的抑制，尤其值得留意的是TVS管的

穩(wěn)態(tài)平均功率是否在平安范圍之內(nèi)。?作為半導(dǎo)體器件的TVS管，

要留意環(huán)境溫度上升時(shí)的降額運(yùn)用問(wèn)題。?特殊要留意TVS管的引

線長(zhǎng)短，以與它與被愛(ài)護(hù)線路的相對(duì)距離。?當(dāng)沒(méi)有合適電壓的TVS

管供采納時(shí)，允許用多個(gè)TVS管串聯(lián)運(yùn)用。串聯(lián)管的最大電流確定于

所采納管中電流汲取實(shí)力最小的一個(gè)。而峰值汲取功率等于這個(gè)電流

與串聯(lián)管電壓之和的乘積。?TVS管的結(jié)電容是影響它在高速線路

中運(yùn)用的關(guān)鍵因素，在這種狀況下，一般用一個(gè)T