开关电源干扰
开关电源电磁干扰及其抑制技术研究
开关电源电磁干扰及其抑制技术研究开关电源电磁干扰是指在开关电源的工作过程中，由于电流的开关过程产生的电磁波辐射以及电源回路内部的高频噪声等因素，对周围电子设备和通信系统等产生的干扰。
这种干扰不仅会影响到开关电源自身的正常工作，而且还会对其它电子设备和系统产生不可忽视的影响，甚至引发严重的故障。
因此，研究开关电源电磁干扰及其抑制技术具有重要的理论和应用价值。
开关电源本身的工作原理决定了其在工作过程中会产生很高频率的开关波形，并伴随较大的电流急变。
这些急变的电流和电压波形会通过电源开关器件和电源回路上的导线辐射出去，形成电磁波辐射。
此外，开关电源内部的高速开关元件的开关过程会带来较高的开关频率噪声，也会导致系统内部的高频噪声。
这些干扰源的存在导致了开关电源电磁干扰的发生。
为了抑制开关电源电磁干扰，可以从以下几个方面着手进行研究和技术应用。
首先，可以从电源开关器件的选用和设计上入手。
对于开关电源来说，开关器件在工作过程中的开关速度需要尽量快，以减少器件转换过程中的损耗。
但是快速开关也会带来更高频率的电磁辐射。
因此，选择低辐射的开关器件以及合理的开关频率是减少电磁干扰的重要手段。
其次，可以通过合理设计电源回路和电源线路布局来减少电磁辐射。
合理布局电源线路可以减少电源回路的高频噪声对周围系统的干扰。
电源回路设计需要采用抗干扰的滤波电容和电感，减少电磁辐射。
此外，还可以利用开关电源自身的工作原理进行抗干扰设计。
比如，采用恰当的抗干扰技术对开关电源进行滤波和补偿，抑制高频噪声和电磁波辐射。
例如，采用电源输入端的滤波电容和电感，将电磁波辐射降低到最低水平。
最后可以采用外部的抑制技术对开关电源进行干扰抑制。
例如，采用EMI滤波器、磁珠、屏蔽罩等器件，将电磁干扰源隔离开来，减少对周围系统的干扰。
总之，开关电源电磁干扰及其抑制技术的研究对提高开关电源的质量和系统的稳定性具有重要意义。
通过在开关电源的设计和布局中合理应用这些干扰抑制技术，可以有效减少电磁波辐射和高频噪声对系统的干扰，提高系统的工作可靠性和稳定性。
抑制开关电源电磁干扰的措施
抑制开关电源电磁干扰的措施开关电源存在着共模干扰和差模干扰两种电磁干扰形式。
根据上篇分析的电磁干扰源，结合它们的耦合途径，可以从EMI 滤波器、吸收电路、接地和屏蔽等几个方面来抑制干扰，把电磁干扰衰减到允许限度之内。
1.交流输入EMI 滤波器滤波是一种抑制传导干扰的方法，在电源输入端接上滤波器可以抑制来自电网的噪声对电源本身的侵害，也可以抑制由开关电源产生并向电网反馈的干扰。
电源滤波器作为抑制电源线传导干扰的重要单元，在设备或系统的电磁兼容设计中具有极其重要的作用。
电源进线端通常采用如图1 所示的EMI 滤波器电路。
该电路可以有效地抑制交流电源输入端的低频差模骚扰和高频段共模骚扰。
在电路中，跨接在电源两端的差模电容Cx1、Cx2 （亦称X 电容）用于滤除差模干扰信号，一般采用陶瓷电容器或聚脂薄膜电容器，电容值通常取0.1~ 0. 47F。
而中间连线接地的共模电容Cy1和Cy2 （亦称Y 电容）则用来短路共模噪声电流，取值范围通常为C1=C2 # 2200 pF。
抑制电感L1、L2 通常取100~ 130H，共模扼流圈L 是由两股等同并且按同方向绕制在一个磁芯上的线圈组成，通常要求其电感量L#15~ 25 mH。
当负载电流渡过共模扼流圈时，串联在火线上的线圈所产生的磁力线和串联在零线上线圈所产生的磁力线方向相反，它们在磁芯中相互抵消。
因此，即使在大负载电流的情况下，磁芯也不会饱和。
而对于共模干扰电流，两个线圈产生的磁场是同方向的，会呈现较大电感，从而起到衰减共模干扰信号的作用。
2.利用吸收电路开关电源产生EMI 的主要原因是电压和电流的急剧变化，因而需要尽可能地降低电路中电压和电流的变化率（ du/ dt 和di/ dt ）。
采取吸收电路能够抑制EMI，其基本原理就是在开关关断时为其提供旁路，吸收积蓄在寄生分布参数中的能量，从而抑制干扰的发生。
可以在开关管两端并联如图2（ a）所示的RC 吸收电路，开关管或二极管在开通和关断过程中，管中产生的反向尖峰电流和尖峰电压，可以通过缓冲的方法予以克服。
开关电源传导干扰分析与整改
开关电源传导干扰分析与整改开关电源是现代电子设备中广泛应用的一种电源类型。
开关电源具有效率高、体积小、重量轻等优点，已经成为现代电子设备的首选电源类型。
然而，开关电源也存在一定的问题，其中传导干扰问题是一个需要重视的问题，下面我们来谈谈开关电源传导干扰分析与整改的问题。
1、开关电源的传导干扰问题开关电源通过高频开关管使AC电源变成高频交流电源，再通过整流、滤波、稳压等电路将高频交流电源变成DC电源，这个过程中，电路中的开关管、滤波电容、稳压电路等部件会产生电磁干扰，干扰的频率范围大致在几十kHz到几百MHz之间，这些干扰信号会以电磁波的形式传播到其他电路中，从而影响电路的正常工作。
传导干扰主要是通过电源线、信号线等物理连接传播的，对同一信号线上的电路产生干扰，影响信号的传输质量，甚至影响电路的工作稳定性。
同时，也会通过制成工艺、线路布局等方式产生辐射干扰，对周围的其他电路产生干扰。
2、开关电源传导干扰的来源（1）开关管开关电源中的开关管是主要产生传导干扰的元件之一，开关管在工作时会产生大量的高频脉冲信号，这些脉冲信号会通过电源线、信号线等物理连接透传到其他电路中，引起电路的干扰。
（2）电容开关电源中的滤波电容和稳压电容也会产生较强的传导干扰信号，电容充放电时会产生电流脉冲，这些脉冲又会产生磁场和电场，从而影响周围电路的稳定性。
（3）线路布局线路布局的不合理也是开关电源产生传导干扰的原因之一，线路长度过长，线路走向交错等都会导致干扰的产生和传输。
3、开关电源传导干扰的整改措施（1）优化开关管的选择开关电源的开关管是干扰主要源之一，优化选择开关管可以减少干扰的产生。
例如采用低压降MOSFET、反平行二极管、优化的开关频率等方式可以有效减少开关管产生的干扰。
（2）采用滤波器和稳压器开关电源中采用滤波器和稳压器，可以有效地减少电容充放电产生的干扰信号。
滤波器和稳压器可以将高频脉冲信号转换为连续的直流电源，在一定程度上减小了干扰的传输。
开关电源产生干扰的四条主要原因
开关电源产生干扰的四条主要原因1.开关电源本身的电磁干扰：开关电源采用高频开关器件进行开关操作，这会引起较高频率的电流和电压波形，并产生大量的电磁噪声。
这些高频噪声会通过电源线、输入滤波器和输出滤波器等途径进入其他电路和设备，引起干扰。
2.输入电源的电磁干扰：不同的设备可能共享相同的输入电源线路，当一个设备使用开关电源时，其产生的高频电磁噪声会通过共享的电源线路传播给其他设备，从而对它们产生干扰。
3.输出线路干扰：开关电源输出端连接的电源线路和负载线路也可能成为干扰源。
由于开关电源的开关操作会引起电流和电压的突变，这可能会在输出线路中产生较大的尖峰电流和瞬时电压斜率，同时伴随着较高频率的电流波形，进而对连接的负载产生干扰。
4.开关电源引起的电磁互感干扰：由于开关电源中的高频开关操作，其导线和电感元件之间会产生一定强度的电磁场。
当这些元件和其他线路或元件之间存在电磁耦合时，会发生电磁互感干扰。
这种耦合可能发生在电源线、输出线路和周围环境中，通过干扰线路中的电感元件或导线，引起其上产生的感应电流或感应电压，从而产生干扰。
为了减少开关电源产生的干扰，可以采取以下措施：1.优化开关电源的设计：通过合理选择高频开关器件和合适的电源变压器，以减少开关操作时产生的电磁噪声。
2.加强输入滤波：在开关电源的输入端添加滤波电路，能够有效滤除输入电源中的高频噪声，减少其对其他设备的干扰。
3.加强输出滤波：在开关电源的输出端添加输出滤波器，可以滤除输出线路中的高频噪声和尖峰电流，减少对连接设备的干扰。
4.电磁屏蔽措施：对开关电源所在的外壳进行屏蔽处理，防止其产生的电磁辐射波传播到周围环境中。
总之，开关电源产生的干扰主要与其本身设计和工作原理有关，通过合理设计、滤波和屏蔽措施，可以有效减少这些干扰，并保证设备的正常运行。
开关电源中的干扰
开关电源中的干扰一.电源线噪声电网中各种用电设备产生的电磁骚扰沿着电源线传播所造成的,电源线的噪声分为两大类:共模干扰和差模干扰。
1.共模干扰（Common-mode Interference）:两导线上的干扰电流振幅相等，而方向相同者称为共模干扰。
(任何载流体与地之间不希望有的电位)共模干扰的消除共模扼流圈工作原理如下：共模扼流圈当电路中的正常电流通过时，电流在同相位绕制的电感线圈中产生反向的磁场而相互抵消，此时正常信号电流主要受线圈电阻的影响（和少量因漏感造成的阻尼）；当共模电流流过线圈时，由于共模电流的同向性，会在线圈类产生同向的磁场而增大线圈的阻抗，使线圈表现为高阻抗，产生较强的阻尼效果，以此衰减共模电流达到滤波的目的。
共模电容的工作原理和差模电容的工作原理是一致的，都是利用电容的高频低阻性，使高频干扰电路短路，而低频时电路不受任何影响。
只是差模电容是两极之间短路，而共模电容是线对地短路。
消除共模干扰的方法包括：（1）.采用双绞线并有效接地。
（2）.强电场的地方还需要采用度锌管屏蔽。
（3）.布线时远离高压线，更不能将高压电源线和信号线捆在一起走线。
（4）.不要和电控所共用同一个电源。
（5）.采用线形稳压电源或高品质的开关电源（纹波干扰小于50mV）（6）.采用差分式电路2.差模干扰（Differential-mode Interference）：两导线上的干扰电流，振幅相等，方向相反称为差模干扰。
（任何两个载流体之间不希望有的电位差）（电容C的容量范围大致是2200pF-0.1uF,为减小漏电流，电容量不宜超过0.1uF）差模干扰的消除当干扰信号频率越高时，Zc越小，效果越明显，而低频时电路不受任何影响。
（电容C的容量大致是0.01-0.47uF）任何电源线上传导干扰信号，均用差模和共模信号来表示，差模干扰在两导线之间传输，属于对称性干扰；共模干扰在导线与地（机壳）之间传输，一般指在两根信号线上产生的幅值相等，相位相同的噪声，属于非对对称性干扰。
开关电源产生电磁干扰的原因
开关电源产生电磁干扰的原因
电磁干扰(EMI，Electromagneticlnterference)是一种电子系统或分系统受非预期的电磁扰动造成的性能损害。
它由三个基本要素组成:干扰源，即产生电磁干扰能量的设备;藕合途径，即传输电磁干扰的通路或媒介;敏感设备，即受电磁干扰而被损害的器件、设备、分系统或系统。
基于此，掌握电磁干扰的基本措施就是:抑制干扰源、切断祸合途径及降低敏感设备对干扰的响应或增加电磁敏感性电平。
依据开关电源工作原理知:开关电源首先将工频沟通电整流为直流电，再逆变为高频沟通电，最终经过整流滤波输出，得到稳定的直流电压。
在电路中，功率三极管、二极管主要工作在开关管状态，且工作在微秒量级;三极管、二极管在开一闭翻转过程中，在上升、下降时间内电流变化大、易产生射频能量，形成干扰源。
同时，由于变压器的漏感和输出二极管的反向恢复电流造成的尖峰，也会形成潜在的电磁干扰。
开关电源通常工作在高频状态，频率在02 kHz以上，因而其分布电容不行忽视。
一方面散热片与开关管的集电极间的绝缘片，由于其接触面积较大，绝缘片较薄，因此，两者间的分布电容在高频时不能忽视，高频电流会通过分布电容流到散热片上，再流到机壳地，产生共模千扰;另一方面脉冲变压器的初次级之间存在着分布电容，可将初级绕组电压直接祸合到次级绕组上，在次级绕组作直流输出的两条电源线上产生共模干扰。
因此，开关电源中的干扰源主要集中在电压、电流变化大，如开关管、二极管、高频变压器等元件，以及沟通输人、整流输出电路部分。
开关电源设计中的电磁干扰问题分析
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汇报人：XX
目录
01 开 关 电 源 电 磁 干 扰 的产生
03 开 关 电 源 电 磁 干 扰
的抑制措施
05 开 关 电 源 电 磁 干 扰 的未来研究方向
02 开 关 电 源 电 磁 干 扰 的危害
电磁干扰测试设备
电磁干扰测试仪：用于测量电磁干扰强度和频率 频谱分析仪：用于分析电磁干扰的频率成分 功率计：用于测量电磁干扰的功率 天线：用于接收和发射电磁干扰信号 滤波器：用于过滤掉不需要的频率成分 示波器：用于观察电磁干扰信号的波形和频率
Part Five
开关电源电磁干扰 的未
汇报人：XX
电磁干扰的抑制方法：采用屏蔽、滤波、接地等措施，提高开关电源的抗干扰能力
电磁干扰抑制措施的有效性和局限性
电磁干扰抑制 措施的有效性： 可以有效降低 电磁干扰对开 关电源设计的 影响，提高电 源性能和可靠
性。
电磁干扰抑制 措施的局限性： 可能无法完全 消除电磁干扰， 需要与其他设 计方法相结合， 才能达到最佳
降低电磁干扰
屏蔽技术
屏蔽材料的选择：根据电磁干扰的 频率和强度选择合适的屏蔽材料
屏蔽接地：确保屏蔽结构具有良好 的接地性能，避免电磁干扰通过接 地回路进入系统
添加标题
添加标题
添加标题
添加标题
屏蔽结构的设计：合理设计屏蔽结 构的形状、尺寸和布局，提高屏蔽 效果
屏蔽效能的评估：通过实验和仿真 方法评估屏蔽结构的效能，优化屏 蔽设计
Part Four
开关电源电磁干扰 的测试与评估
电磁干扰测试方法
测试标准：IEC 61000-3-2、IEC 61000-3-3等
开关电源电磁干扰的产生机理
开关电源电磁干扰的产生机理
开关电源产生的干扰，按噪声干扰源种类来分，可分为尖峰干扰和谐波干扰两种;若按耦合通路来分，可分为传导干扰和辐射干扰两种。
现在按噪声干扰源来分别说明：
1、二极管的反向恢复时间引起的干扰
高频整流回路中的整流二极管正向导通时有较大的正向电流流过，在其受反偏电压而转向截止时，由于PN结中有较多的载流子积累，因而在载流子消逝之前的一段时间里，电流会反向流淌，致使载流子消逝的反向恢复电流急剧削减而发生很大的电流变化（di/dt）。
2、开关管工作时产生的谐波干扰
功率开关管在导通时流过较大的脉冲电流。
例如正激型、推挽型和桥式变换器的输入电流波形在阻性负载时近似为矩形波，其中含有丰富的高次谐波重量。
当采纳零电流、零电压开关时，这种谐波干扰将会很小。
另外，功率开关管在截止期间，高频变压器绕组漏感引起的电流突变，也会产生尖峰干扰。
3、沟通输入回路产生的干扰
无工频变压器的开关电源输入端整流管在反向恢复期间会引起高频衰减振荡产生干扰。
开关电源产生的尖峰干扰和谐波干扰能量，通过开关电源的输入输出线传播出去而形成的干扰称之为传导干扰;而谐波和寄生振荡的能量，通过输入输出线传播时，都会在空间产生电场和磁场。
这种通过电磁辐射产生的干扰称为辐射干扰。
4、其他缘由
元器件的寄生参数，开关电源的原理图设计不够完善，印刷线路板（PCB）走线通常采纳手工布置，具有很大的随便性，PCB的近场干扰大，并且印刷板上器件的安装、放置，以及方位的不合理都会造成EMI干扰。
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开关电源的抗干扰技术上网时间：2011-07-01 中心议题：
开关电源的干扰源和抗干扰措施
解决方案：
在电路布局上优化布局
合理接地
采用适当的电路隔离方式
单片机的开关电源工作时，其内部电压和电流波形都以非常短的时间上升和下降，所以开关电源本身就是一个射频干扰产生源。
开关电源产生的干扰，按噪声干扰源种类来分，可以分为尖锋干扰和谐波干扰；若按耦合通路来分，可分为传导干扰和辐射干扰，开关电路框图如图1。
1开关电源的主要干扰
1.1 一次整流回路的干扰
开关电源中的主要噪声干扰之一是由二极管断开时的反向恢复现象引起的，一次整流回路中的整流二极管正向导通时有较大的正向电流流过，它受反偏电压而转向截止时，由于PN结中有较多的载流子积累，因而在载流子消失前的一段时间，电流会反向流动，从而导致很大的电流变化。
即一次整流回路的干扰。
1.2 开关回路的干扰
电源工作时，开关处于高频通断状态，在高频电流环路中，可能会产生较大的空间辐射噪声。
1.3 二次整流回路的干扰
电源工作时，整流二极管处于高频通断状态，由脉冲变压器、整流二极管以及滤波电容构成的高频开关电流环路，可能向空间辐射噪声。
1.4 控制回路的干扰
控制回路中的脉冲控制信号是主要的干扰源。
1.5 分布电容引起的噪声干扰
2抗干扰措施
降低干扰是开关电源稳定工作的前提，其主要方法如下。
2.1 在电路设计上要优化布局
对于开关电路来说，合理的布局可以对电路中产生的辐射噪声加以抑制。
2.1.1 元器件布局时的抗干扰措施
（1）根据印制板的安装方式，将散热元器件如功率开关器件、稳压器、变压器等安装在印制板的上方，以利于散热；热敏元件应尽量远离散热元件。
（2）在高频电路中，尽可能缩短高频元器件之间的连线，设法减少它们的分布参数和相互间的电磁干扰；尽量减小由高频脉冲电流所包围的面积。
（3）输入和输出元件应尽量远离。
（4）在双面印制板设计中，适当加入滤波电容，以便减小电源线阻抗，缩小电流环路，使电路工作更加稳定可靠。
（5）尽量减少环路面积。
这是减少辐射噪声的重要途径，为此，要求开关电源的元件彼此间紧密排列。
如图2为环路面积较大的开关电路，图3为环路面积较小的开关电路。
2.1.2 印制板（PCB）布线抗干扰的措施
印制电路板的抗干扰设计不仅与布局有关，而且与布线也有相当大的关系。
布线的原则如下：（1）相邻电路之间走线尽量避免平行；若平行走线无法避免，则应在平行信号线之间加一条起屏蔽作用的地线，且尽量加大平行信号线间距，以降低两线之间电磁干扰。
（2）控制回路与输出回路分开，采用单点接地方式。
（3）根据PCB板电流的大小，尽量加粗电源线、接地线，减少环路阻抗；同时使电源线、地线的走向和数据传递的方向一致，这有助于增强抗噪声能力；对于密度很高的PCB板，采用多层板；在双面板设计中，还应该在电源线和地线之间留出一定的空间，以便安装高频特性好的去耦电容。
（4）印制线不要突然拐角，以免发生反馈耦合。
（5）电容引线不能太长，尤其是高频旁路电容不能有引线。
2.2 合理接地
电源系统的接地包括公共参考接地和安全及抗干扰接地。
在电路设计中，要尽量减小接地回路中的公共电阻，且应遵循“一点接地”原则。
如果形成多点接地，会出现闭合的接地环路，从而在磁力线穿过回路时将产生磁感应噪声。
通常利用一个导电平面作为参考地，将接地的各部分就近接到该参考地上。
2.2.1 接地过程应遵循的规则
（1）交流电源地与直流电源地分开。
一般情况下交流电源的零线是接地的，且该零线上往往存在很多干扰，如果交流电源地与直流电源地不分开，将对直流电源和直流电路的正常工作产生影响。
通常采用“浮地技术”将交流电源地与直流电源地分开，这样可以隔离来自交流电源地线的干扰。
（2）功率地与弱电地分开。
功率地是负载电路或功率驱动电路的零电位的公共基准地。
由于负载电路或功率驱动电路的电流较强、电压较高，所以功率地线上的干扰较大。
因此功率
地必须与其他弱电地分别设置，以保证整个系统稳定可靠的工作。
2.2.2 为减小地线干扰，在元件及PCB布线上应采取的措施
（1）尽可能缩短元件的引脚长度或者选用贴片元件，以减小元件分布电感的影响。
（2）在电源端尽可能靠近器件接入滤波电容，以缩短开关电流的流通途径。
（3）PCB板布局时，高频数字信号线要用短线，同时电源线尽可能远离高频数字信号线或用地线隔开。
（4）PCB板的电源线和地线印制条尽可能宽，以减小线阻抗，从而减小公共阻抗引起的干扰噪声。
2.3采用适当的电路隔离方式
开关电源包括两部分，变换部分与控制部分。
一般的变换部分是主要的电磁干扰源，而控制部分是被干扰对象。
为了使电气设备可靠地运行，抗干扰问题的实质是解决电气设备的电磁兼容问题。
隔离技术是电磁兼容性中的重要技术之一。
在开关电源中，电路隔离主要有：模拟电路的隔离、数字电路的隔离、数字电路与模拟电路之间的隔离等。
隔离的主要目的是通过隔离元器件把噪声干扰的路径切断，从而达到抑制噪声干扰的效果。
在采用了电路隔离的措施以后，绝大多数电路都能够取得良好的抑制噪声效果。
2.3.1 利用耦合变压器进行隔离
耦合变压器只能传输交流信号，不能传输直流信号。
因此对地线的低频干扰具有较好的抑制能力，并且电路单元间传输的信号电流只能在变压器绕组中流过，不流经地线，也可以避免对其他电路的干扰。
2.3.2 使用脉冲变压器隔离
图4光电耦合器电路脉冲变压器的匝数较少，而且一次绕组和二次绕组分别绕于铁氧体磁心的两侧，它的分布电容很小，仅为几个皮法，可作为脉冲信号的隔离元件。
脉冲变压器传递输入、输出脉冲信号时，不传递直流分量，因而在微电子技术控制系统中得到了广泛的应用。
2.3.3 采用光电耦合器
进行隔离（图4）编译，编译后，还必须对单片机的熔丝位进行合理配置，才能利用AVRStudio调用WinAVR 编译生成的Coff文件进行调试。
最后，生成的hex文件即可直接下载到芯片中运行。
此外，程序烧录完毕后，可通过AVRStudio4烧录锁存位进行加密。
操作器软件工作流程如图5所示。
3 结语
该操作器的工作电源由门机变频器的主控制板的DC稳压模块供给，系统掉电后的一段时间里，由于变频器储能模块的存在，使得操作器仍然可以比较从容的保存重要的参数信息。
此外，工作稳定可靠，使用简单方便，成本低廉的优点，使得它具备良好的商业应用前景。