电磁兼容技术及其在开关电源中的运用

电磁兼容技术及其在开关电源中的运用

龙登银,冯志乾

桂林长海发展有限责任公司   广西 桂林 541001

摘要：随着技术发展水平的提升，电磁兼容技术水平随之提高，将电磁兼容技术灵活运用在开关电源中，能够确保电子设备即使在复杂性较高的电磁环境内仍旧能够处于正常运行状态，因此技术人员应当引以为鉴，在应用前充分了解电磁兼容技术的规范操作方式，事先规划好电磁兼容技术在开关电源中的应用方案，从而使电磁兼容技术的应用价值可以在开关电源中施展出来。本文首先分析电磁兼容技术涉及的相关内容，其次着重研究在开关电源中如何能够使电容兼容技术的价值最大程度地发挥出来，从而不断提升开关电源的运行稳定性。

关键词：电磁兼容技术；开关电源；运用

引言：在电磁干扰影响下，容易引发频道拥挤问题，如果情况严重，甚至会直接干扰电子设备的正常运行。为了避免电子设备运行时受到电磁干扰出现安全问题，需要提前采用电磁兼容技术保护开关电源，降低开关电源受到电磁干扰影响的可能性，对于全面提高电子设备的运行质量具有促进作用。

1电磁兼容技术的主要内容

电磁兼容技术主要是形容设备以及系统在电磁环境中运转时不会形成电磁干扰，设备还是可以能够正常运行，几乎不会受到其他设备形成的电磁干扰波及。在采用电磁兼容技术实施管理工作时，主要分为两种情况，第一种情况，设备处于正常运转状态时，应该将设备运行环境的电磁干扰控制为不超过阈值的状态，第二种情况，提高设备的抗干扰能力[1]。

现如今，无线电技术发展水平越来越高，电子技术越来越先进，电磁兼容技术获得了广泛应用，该技术实际上是具有抵抗电磁干扰功能的技术，常见的电磁干扰因素主要分为两部分内容，一部分内容是自然干扰因素，诸如雷电因素以及大气环境，如果不加以干涉，将会严重影响电子设备的正常运行。为了能够降低这些自然干扰因素对电子设备产生的负面影响，需要使用电磁兼容技术，最大程度地降低电磁干扰，另一类是人为干扰因素，在出现人为操作失误、操作不当的时候，使得电子设备所在位置形成电磁干扰，甚至会对设备运行情况产生不利影响。因此需要及时采用电磁兼容技术增强电子设备抵抗人为干扰的能力。

2开关电源受到电磁干扰影响的主要原因

导致开关电源受到电磁干扰影响的主要原因是电源自身含有极大的电磁干扰源，主要构成部分囊括了脉冲变压器、整流二极管等。在开关管和整流管处于高频通断状态时，脉冲幅度相对而言比较大，电磁干扰具备极为严重的危害，开关管上内含高频变压器，变压器中存在很多初级线圈，在开关管处于通电、导通状态时，初级线圈浪涌电流相对比较大，甚至容易形成较大的浪涌电压。

断开开关管，初级线圈极易产生漏磁通问题，初级线圈能量难以顺利转移到次级线圈之中，此时线圈能量会被集中在开关电源的集电极电路之中，此时电阻、电容将会出现衰减问题、震荡问题，端电压出现尖峰不良现象的可能性比较大。在电压尖峰区域以及初级线圈处于接通状态时，通常会出现磁化冲击电流现象，开关电源会出现噪声传入现象，会产生比较严重的后果，如果这种不良现象持续出现，将会造成开关管受到击穿影响[2]。

若是管理人员难以管控好开关电源的电磁波容量大小，在出现高频特性问题时，开关电源即可能产生高频阻抗传导现象，此时此刻交流电源也会受到传导干扰影响。在开关电源受到电磁干扰影响时，处理难度相当大，开关电源耦合通道会受到杂散参数产生的影响，虽然可以采用电路网络描述开关电源运行情况，全面分析开关电源耦合通道运行情况，但是由于电容器和电感器杂散系数不同，在开关电源处于高频状态运作状态的时候，耦合通道将会在杂散参数影响下形容很多分布电容，此时极易造成电磁干扰现象，如果情况严重，甚至会直接影响开关电源的正常使用。在开关电源高频运行时，耦合通道一般会直接受到杂散参数影响，此时分布电容会渐渐转变为电磁干扰通道。

3在开关电源中电磁兼容技术的使用方式

3.1在输入端安装滤波器

在开关电源上采取电磁兼容技术，开关电源运行时一般会形成差模噪声以及共模噪声，共模噪声的形成原因在于大地以及载流导体之间存在很多电位差值，差模噪声的形成原因在于载流导体之间电位差比较大。正常情况下，开关电源线路中产生的电磁干扰问题只记录共模噪声，不会记录差模噪声，在开关电源的输入端所在区域安装滤波器，即可依照阻抗高低选用适配能力比较强的滤波器，衰减效果会更好，即可比较直观地确定滤波器损耗状况[3]。

在噪声源内阻处于低阻抗状态时，滤波器需要输入一定量的高阻抗，在噪声源内阻处于高阻抗状态时，滤波器应当输入一定量的低阻抗，保证开关电源高阻抗以及低阻抗处于平衡状态。当前应用频率比较大的电磁干扰滤波器主要囊括了差模抑制电路滤波器以及共模抑制电路滤波器，在规划设计开关电源输入端的滤波器时，设备形成的差模成分和共模成分存在明显差异。

技术人员应该基于滤波电路需要适当增减滤波元件安装个数，还需据实优化调整电路，通过开展电磁干扰试验，能够顺利地将电路调整为最佳运行状态。在开展滤波电路安装工作时，应该保证顺利接地，还需要对滤波电路的输出端以及输入端进行隔离处理，方能降低辐射电磁干扰对电子设备产生的不利影响。

3.2降低辐射电磁干扰影响

技术人员应该依照电压缓冲电路的具体情况来减少辐射电磁造成的不利影响，此时应该充分考虑开关电源缓冲电路的电压变动状况，技术人员需要将RCD缓冲电路安装在开关管两端区域，并在开关管的集电极区域串联一个电流为20~80μH电路。

对于开关电源来说，开关管集电极危害性比较大，应当立刻在集电极位置安装散热片，确保散热片能够和集电极电流一同进入到主电路之中。为了保证散热器处于远离机壳的位置，应该尽可能降低机壳、散热片带内容，可直接安装具有屏蔽功能的散热片。

在运用整流二极管时，可以使用肖特基管，为了降低电磁影响，需要提前套上一些磁珠，将磁珠和RC网络连接在一起，如果负荷电流比较大，二极管需要较长时间方能顺利实现反向恢复目标，尖峰电流会受到直接影响，因此技术人员最好同时在该位置一同应用多个二极管，从而不断减少对尖峰电流产生的直接影响。

3.3接地技术

技术人员应该提前对开关电源进行屏蔽处理，优先运用模块式密封结构，保证屏蔽层能够顺利接地。通过合理使用模块式全密封结构，将辐射电磁干扰把控在开关电源能够承受的区间范围内，此时可以运用的控制措施主要分为五种，第一种，在整流二级管上并联470pF电容，第二种，在开关管G极并联50pF电容；第三种，在每个输出滤波电容上并联0.01μF电容，第四种，在整流二极管上套上一些小磁珠。第五种，对开关电源开展接地处理，在接地时可以选用浮地方式、缓和接地方式展开接地操作[4]。

浮地接地应用优势在于抗干扰能力比较强，但是也存在一定的不足之处，将会造成公路和公共地出现静电积累情况，在积累到一定程度以后，容易引发静电放电现象，技术人员应该使用高电阻的泄放电阻，会将积累的电荷渐渐释放出来。

图表 1电磁兼容技术在开关电源中的实际应用

结论：综上所述，将电磁兼容技术运用在电源开关中，需要科学使用接地技术、降低辐射电磁干扰产生的影响，规划设计好输入端滤波器，从而降低电磁干扰对电子设备正常运行产生的不利影响。

参考文献：

[1]刘喆，王云，丁一夫等.电动汽车用电驱系统电磁兼容技术发展趋势研究[J].中国汽车，2023(06):27-32.

[2]张淙哲，房育良，刘昊天.电磁兼容技术及其在开关电源中的运用[J].通信世界，2022(11):41-43.

[3]付春鑫. 基于多频干扰的低轨遥感卫星电磁兼容技术研究[D].南京信息工程大学，2022.

[4]张月雷.电磁兼容技术及其在电子设备中的应用探讨[J].中国战略新兴产业，2017(20):187.