開關(guān)電源EMC必須掌握的幾個概念(2)

　?、诳臻g分離

　　空間分離是抑制空間輻射騷擾和感應耦合騷擾的有效方法，通過加大騷擾源和接受器敏感設備之間的空間距離，使騷擾電磁場到達敏感設備時的強度已衰減到低于接受設備敏感度門限，從而達到抑制電磁干擾的目的。由電磁場理論可知，場強在近區(qū)感應場中以1/r3的方式衰減，遠區(qū)輻射場的場強分布按1/r方式減小。因此，為了滿足系統(tǒng)的電磁兼容性要求，盡量將組成系統(tǒng)的各個設備間的空間距離增大。在設備、系統(tǒng)布線中，限制平行線纜的最小間距，以減少串擾。在PCB設計中，規(guī)定引線條間的最小間隔。另外，空間分離也包括在空間有限的情況下，對騷擾源輻射方向的方位調(diào)整、騷擾源電場矢量與磁場矢量的空間取向的控制。

　?、蹠r間分離

　　當騷擾源非常強，不易采用其他方法可靠抑制時，通常采用時間分隔的方法，使有用信號在騷擾信號停止發(fā)射的時間內(nèi)傳輸，或者當強騷擾信號發(fā)射時，使易受騷擾的敏感設備短時關(guān)閉，以避免遭受損害。時間分隔控制有兩種形式，一種是主動時間分隔，適用于有用信號出現(xiàn)時間與干擾信號出現(xiàn)時間有確定先后關(guān)系的情況；另一種是被動時間分隔，按照干擾信號與有用信號出現(xiàn)的特征使其中某一信號迅速關(guān)閉，從而達到時間上不重合、不覆蓋的控制要求。

　　④頻譜管理

　　頻譜的規(guī)劃劃分是把各頻段劃分給各種無線電業(yè)務，為特定用戶制定頻段。制定國家標準規(guī)范是防止干擾以及在某些情況下確保通信系統(tǒng)達到所需通信性能的基礎。這包括無線電設備的核準程序，無線電發(fā)射機、接收機和其他設備型號核準所要求的最低性能標準文件。

　?、蓦姎飧綦x

　　電氣隔離是避免電路中傳導干擾的可靠方法，同時還能使有用信號正常耦合傳輸。常見的電氣隔離耦合形式有機械耦合、電磁耦合、光電耦合等。DC/DC變換器是一種應用廣泛的電器隔離器件，它將一種直流電壓變換成另一種直流電壓，為了防止多個設備共用一個電源引起共電源內(nèi)阻干擾，應用DC/DC變換器單獨對各路供電，以保證電路不受電源中的信號干擾。

　　一、開關(guān)電源產(chǎn)生干擾的原因

　　開關(guān)電源首先將工頻交流整流為直流，再逆變?yōu)楦哳l，最后經(jīng)過整流濾波電路輸出，得到穩(wěn)定的直流電壓，因此自身含有大量的諧波干擾。同時，由于變壓器的漏感和輸出二極管的反向恢復電流造成的尖峰，都形成了潛在的電磁干擾。開關(guān)電源中的干擾源主要集中在電壓、電流變化大的元器件上，突出表現(xiàn)在開關(guān)管、二極管、高頻變壓器等上。

　　①開關(guān)電路產(chǎn)生的電磁干擾

　　開關(guān)電路是開關(guān)電源的主要干擾源之一。開關(guān)電路是開關(guān)電源的核心，主要由開關(guān)管和高頻變壓器組成。它產(chǎn)生的du/dt具有較大幅度的脈沖，頻帶較寬且諧波豐富。這種脈沖干擾產(chǎn)生的主要原因是：開關(guān)管負載為高頻變壓器初級線圈，是感性負載。在開關(guān)管導通瞬間，初級線圈產(chǎn)生很大的涌流，并在初級線圈的兩端出現(xiàn)較高的浪涌尖峰電壓；在開關(guān)管斷開瞬間，由于初級線圈的漏磁通，致使一部分能量沒有從一次線圈傳輸?shù)蕉尉€圈，儲藏在電感中的這部分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(guān)斷電壓上，形成關(guān)斷電壓尖峰。電源電壓中斷會產(chǎn)生與初級線圈接通時一樣的磁化沖擊電流瞬變，這種瞬變是一種傳導型電磁干擾，既影響變壓器初級，還會使傳導干擾返回配電系統(tǒng)，造成電網(wǎng)諧波電磁干擾，從而影響其他設備的安全和經(jīng)濟運行。

　?、谡麟娐樊a(chǎn)生的電磁干擾

　　整流電路中，在輸出整流二極管截止時有一個反向電流，它恢復到零點的時間與結(jié)電容等因素有關(guān)。其中，能將反向電流迅速恢復到零的二極管稱為硬恢復特性二極管，這種二極管在變壓器漏感和其他分布參數(shù)的影響下將產(chǎn)生較強的高頻干擾，其頻率可達幾十MHz。高頻整流回路中的整流二極管正向?qū)〞r有較大的正向電流流過，在其受反偏電壓而轉(zhuǎn)向截止時，由于PN結(jié)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(fā)生很大的電流變化（di/dt）。