摘要：开关电源技术的在当今社会不断发展，各个应用领域对开关电源的需求也不断增长，由于其功率小，效率高等原因而得到广泛应用。开关电源作为电器产品中最常见的元件之一，因其特殊的工作原理，导致电磁干扰问题十分严重。电磁干扰对开关电源的稳定性带来极大的影响，在具体的电路设计中需要综合考虑各种影响因素，采取有针对性的技术来降低电磁干扰。通过对开关电源的电磁干扰产生的原因进行分析，并提出了解决电磁干扰主要技术。
关键词：开关电源；电磁干扰；抑制
1引 言
开关电源是一种采用电力电子器件，利用电路开关的快速通断控制实现电能转换的新型电源。与传统的线性电源相比，开关电源具有效率高、功率密度高、动态响应快及输出精度高等优点。目前，它已广泛用作系统的工作电源。随着现代电力电子技术的发展及半导体功率变换器件性能的不断提高，开关电源技术越来越成熟，价格也逐步接近传统的线性电源，其应用范围也日益广泛。现代航天中的监控、导航等系统中配置了大量精密电子设备，而开关电源动态响应快，输出精度高的特性能很好满足其对电源品质的要求，是合适的工作电源。开关电源的核心为大功率开关电路，电路快速通断的开关工况会带来电磁干扰，不能有效的限制其电磁干扰，开关电源的电磁兼容性往往无法满足有关标准、规范的要求，以至大大限制了开关电源在航天领域中的应用。本文对开关电源的电磁干扰进行分析，并探讨如何控制开关电源的电磁干扰。
2电磁干扰的危害
电磁兼容问题是开关电源受到干扰的重要原因,电磁不兼容,使电子设备辐射传导受到干扰,进而产生影响开关电源稳定运行的电磁干扰。随着现代科技发展与进步,更多的智能设备需要使用开关,只有开关对设备进行科学管理, 才可以使设备得到全面管理。随着使用量的增加,开变得更加智能化,小型化、高频化为开关当前的主要发展趋势。开关自身的噪音也会导致电磁干扰现象出现,这些现象都会产生大量电磁干扰,不利于开关电源稳定运行,大量的电磁干扰,不仅会影响设备运行,也会对大众生活造成较大损失。要想对这种电磁干扰问题进行解决,就要对其产生原因进行分析,并提出解决方式。这样才可以对开关电源进行管理, 使设备更为稳定运行。
3电磁干扰原理分析
电磁干扰是存在于电路间的无用电磁信号，其对电气设备的日常运行有着严重的干扰，开关电源本身具有大量的谐波干扰以及潜在的电磁干扰，并且集中表现在电压、电流的变
化之中。电磁干扰普遍存在于开关电路，而开关电源的核心组成部分为管道以及高频变压器电路。高频变压器初级线圈是开关管的负载，连接和断开的瞬间会在开关电源中产生较大的电压脉冲，电流瞬间受到磁化冲击，这是电磁干扰的传导性质体现。电磁干扰产生于整流电路，连接状态下的整流电路二极管会产生较强电流值的正向电流，在开关断开的瞬间，这股正向电流将受到反电压的影响，转变为反向电流，并且该反向电流中存在相对较多的高频
率谐波分量，电磁干扰由于这种强烈的电流变化而产生。高频电压器中同样存在电磁干扰，其电流环路是由管道、初级线圈以及滤波电容共同构成，该环路存在空间辐射。电容中的高
频阻抗会在电流滤波电容不足或性能较低的情况下，将频率不相符的电流传导到交流电源当中，进而产生电磁干扰。
4电磁干扰抑制方法
（1）PCB 抑制技术
这个技术想要实现的目标就是将 PCB 的电磁辐射降低，将 PCB 电路之间的串联干扰情况解决。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆包含了布局、布线以及接地设计工作，布局设计以及电气设计非常相像，设计工作过程，首先保证 PCB 的大小形状，同时保证最好的电路板的矩形形状，保证长宽比达到 4:3 或者3:2，保证可以承受一定程度的机械强力；其次，将特殊元器件的位置进行明确设计，因为发生器比较容易出现噪声，所以设计位置的同时要相互邻近；最后按照电路功能单元进行总体布局，充分对元器件的分布参数进行考量，保证非常整洁紧密。防止出现各个元器件之间相互连接，还要选择不容易出现噪声、不容易进行传导的、不容易出现辐射噪声的元器件。
（2）软开关抑制技术
软开关技术与“硬”开关技术是对立的两个概念。软开关技术建立在“硬”开关技术的基础之上。软开关一般利用控制技术或谐振技术，是电流在电流在截断或流通状态下的新型技术。它能有效降低电源开关的噪声和损耗，从而减少电源开关的电磁干扰。软开关比“硬”开关有很多优势，比如“硬”开关电源在开启和关闭的过程时电流和电压出现重叠的状况，并且电流和电压变化幅度较大，过于明显的脉冲会导致噪音产生。而软开关避免了这一现象，软开关内部加入了电感和电容元件，极大程度的减少了电流和电压重叠而产生的脉冲，降低开关中的噪声。
（3）滤波抑制技术
将滤波器接在开关电源的输入接口处，对开关电源电网中产生的干扰信号产生阻抗作用，这种干扰信号会对电路的传导产生干扰。干扰的非对称性体现就是共模干扰，这种干扰产生的主要原因是电网噪声和干扰信号对地的电位共同构成的， 因此，共模干扰不仅具有频率幅度大的特点，并且具有较强的干扰性 [2]。差膜则与共膜的情况呈现相反的特征，并且主要是指对称性的干扰，通过电路的转换，可以实现对信号耦合的调节，从而保证系统的稳定性，另外，电磁场产生后，会造成电路产生不平衡的电压，这种情况在添加抗干扰滤波器后，干扰信号就会得到有效抑制。因此，差模干扰因为幅度小、频率低的特点，导致自身干扰性较小。
（4）屏蔽技术抑制干扰
屏蔽的目的是使异常产生的EMI不向外部辐射。用电磁屏蔽的方法解决EMI问题的优点是不影响电路的正常工作。屏蔽技术分为对发出电磁波部位的屏蔽和受电磁波影响的元器件的屏蔽。在开关电源中，可发出电磁波的元器件是指变压器、电感器、功率器件等，通常在其周围采用铜板或铁板作为屏蔽，以使其电磁波产生衰减。对抗电磁波较弱的元器件，应采取相应的屏蔽措施。此外，为使辐射干扰不向外部发散，应采取整体屏蔽，即选用导电性良
好的材料，将开关电源整体屏蔽，使向外部发散的电磁波衰减。然而，屏蔽材料的接缝、电线的输入输出端子和电线的引出口等处，均易产生电磁泄漏，且不易散热，结构成本也大幅度增加。因此，使用整体屏蔽时应充分考虑这些因素。
（5）接地技术抑制干扰
对接地点进行科学合理的筛选是达到有效抑制干扰的一种重要方式。接地问题是抑制干扰技术中尤为关键的问题之一，倘若接地出现失误，则会引发较大的干扰问题，甚至会导致电子测量仪器失灵而无法开展工作。因此，在所涉及的许多项目上都要特别注意选择合理的接地点，例如：对电缆屏蔽层或屏蔽罩选择合理的接地点可使其抗干扰的能力进一步增强；在印制电路板布线时，注意选择合理的接地点可以避免共阻抗耦合产生的干扰；在实际的工作中，我们往往会使用到多个仪器进行测量工作，此时也应当注意合理选择接地点。
5 结束语
开关电源由于在体积、重量和效率等方面的优点，获得迅速发展，已广泛应用于各个领域。但电磁干扰对电子和电气设备的工作有较大影响。为了有效地抑制开关电源所产生的电磁干扰，必须从多个方面采取多种手段抑制干扰，全面有效地提高开关电源的电磁兼容性，使其得到更广泛的应用。
参考文献:
[1]曹元玲.浅谈开关电源电磁干扰的抑制措施[J]．科技创新导报，2008，8．
[2]亚东，李桂丹等 高频开关电源中的电磁干扰问题及抑制措施[J].信息技术，2008，9．
[3] 伟英，丘水生．开关电源电磁干扰抑制技术[J]．低压电器，2007，19．
论文作者:孙清文1,闵静2
论文发表刊物:《电力设备》2019年第24期
论文发表时间:2020/5/6