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工控設備電源等開關電源電磁干擾的解決方法概述（一）

來源：發(fā)布時間：2019-06-13 點擊量：1281

工控設備電源等開關電源電磁干擾的解決方法概述（一）

先給大家介紹一下，開關電源（英文：Switching Mode Power Supply），又稱交換式電源、開關變換器，是一種高頻化電能轉換裝置。其功能是將一個位準的電壓，透過不同形式的架構轉換為用戶端所需求的電壓或電流。開關電源是利用現代電力電子技術，控制開關管開通和關斷的時間比率，維持穩(wěn)定輸出電壓的一種電源，開關電源一般由脈沖寬度調制（PWM）控制IC和MOSFET構成。

工控設備電源等開關電源電磁干擾的解決：
開關電源存在著共模干擾和差模干擾兩種電磁干擾形式。根據分析的電磁干擾源，結合它們的耦合途徑，可以從EMI 濾波器、吸收電路、接地和屏蔽等幾個方面來抑制干擾，把電磁干擾衰減到允許限度之內。

一、工控設備電源等開關電源的交流輸入EMI 濾波器
工控設備電源等開關電源的濾波是一種抑制傳導干擾的方法，在電源輸入端接上濾波器可以抑制來自電網的噪聲對電源本身的侵害，也可以抑制由開關電源產生并向電網反饋的干擾。電源濾波器作為抑制電源線傳導干擾的重要單元，在設備或系統的電磁兼容設計中具有極其重要的作用。工控設備電源等開關電源的進線端通常采用EMI 濾波器電路。該電路可以有效地抑制交流電源輸入端的低頻差模騷擾和高頻段共模騷擾。在工控設備電源等開關電源的電路中，跨接在工控設備電源等開關電源兩端的差模電容Cx1、Cx2 （亦稱X 電容）用于濾除差模干擾信號，一般采用陶瓷電容器或聚脂薄膜電容器，電容值通常取0.1~ 0. 47F。而中間連線接地的共模電容Cy1和Cy2 （亦稱Y 電容）則用來短路共模噪聲電流，取值范圍通常為C1=C2 # 2 200 pF。抑制電感L1、L2 通常取100~ 130H，共模扼流圈L 是由兩股等同并且按同方向繞制在一個磁芯上的線圈組成，通常要求其電感量L#15~ 25 mH。

當負載電流渡過共模扼流圈時，串聯在火線上的線圈所產生的磁力線和串聯在零線上線圈所產生的磁力線方向相反，它們在磁芯中相互抵消。因此，即使在大負載電流的情況下，磁芯也不會飽和。而對于共模干擾電流，兩個線圈產生的磁場是同方向的，會呈現較大電感，從而起到衰減共模干擾信號的作用。

二、工控設備電源等開關電源的利用吸收電路
工控設備電源等開關電源的產生EMI 的主要原因是電壓和電流的急劇變化，因而需要盡可能地降低電路中電壓和電流的變化率（ du/ dt 和di/ dt ）。采取吸收電路能夠抑制EMI，其基本原理就是在開關關斷時為其提供旁路，吸收積蓄在寄生分布參數中的能量，從而抑制干擾的發(fā)生。可以在開關管兩端并聯的RC 吸收電路，開關管或二極管在開通和關斷過程中，管中產生的反向尖峰電流和尖峰電壓，可以通過緩沖的方法予以克服。緩沖吸收電路可以減少尖峰電壓的幅度和減少電壓波形的變化率，這對于半導體器件使用的安全性非常有好處。

與此同時，緩沖吸收電路還降低了射頻輻射的頻譜成份，有益于降低射頻輻射的能量。箝位電路主要用來防止半導體器件和電容器被擊穿的危險。兼顧箝位電路保護作用和開關電源的效率要求，TVS 管的擊穿電壓選擇為初級繞組感應電壓的1. 5倍。當TVS 上的電壓超過一定幅度時，器件迅速導通，從而將浪涌能量泄放掉，并將浪涌電壓的幅值限制在一定的幅度。在開關管漏極和輸出二極管的正極引線上可串聯帶可飽和磁芯線圈或微晶磁珠，材質一般為鈷，當通過正常電流時磁芯飽和，電感量非常小。一旦電流要反向流過時，它將產生非常大的反電勢，這樣就能有效地抑制二極管的反向浪涌電流。

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