引言

　　功率開關(guān)器件的高額開關(guān)動作是導(dǎo)致開關(guān)電源產(chǎn)生電磁干擾(EMI)的主要原因,。開關(guān)頻率的提高一方面減小了電源的體積和重量，另一方面也導(dǎo)致了更為嚴(yán)重的EMI問題,。如何減小產(chǎn)品的EMI,，使其順利通過FCC或IEC1000等EMC標(biāo)準(zhǔn)論證測試，已成為目前急須解決的問題,。圖11 EMI分析

　　具體電路如圖1所示,。

　　輸入為交流220V，經(jīng)功率二極管整流橋變?yōu)橹绷髯鳛榉醇ぷ儞Q器的輸入,，輸出為三組直流：＋5V,，15V，12V,，另外有一輔助電源5V,，用來給光耦PC817供電?？刂齐娐酚梅答伩刂?，選用TOPSwicth系列的TOP223Y芯片。

　　開關(guān)電源工作時,，其內(nèi)部的電壓和電流波形都是在非常短的時間內(nèi)上升和下降的,，因此，開關(guān)電源本身是一個噪聲發(fā)生源,。開關(guān)電源的干擾按噪聲源種類分為尖峰干擾和諧波干擾兩種,。使電源產(chǎn)生的干擾不至于對電子系統(tǒng)和電網(wǎng)造成危害的根本辦法是削弱噪聲發(fā)生源，或者切斷電源噪聲和電子系統(tǒng),、電網(wǎng)之間的耦合途徑,。

　　本電路中，交流輸入電壓Ui經(jīng)功率二極管整流橋變?yōu)檎颐}動電壓,，經(jīng)電容C12平滑后變?yōu)橹绷?，但電容電流的波形不是正弦波而是脈沖波。如圖2所示,。

　　由圖2中電流波形可知,，電流中含有高次諧波。大量電流諧波分量流入電網(wǎng),，造成對電網(wǎng)的諧波污染,。另外，由于電流是脈沖波,，使電源輸入功率因數(shù)降低,。

　　2.1 高次諧波的抑制

　　在電路中采用共模扼流圈L11來抑制高次諧波。

　　對開關(guān)電源二根進線而言，存在共模干擾和差模干擾,，如圖3（a）及圖3（b）所示,。

　　在差模干擾信號作用下，干擾源產(chǎn)生的電流i,，在磁芯中產(chǎn)生方向相反的磁通Φ,，磁芯中等于沒有磁通，線圈電感幾乎為零,。因此不能抑制差模干擾信號,。   

　　在共模干擾信號作用下，兩線圈產(chǎn)生的磁通方向相同,，有相互加強的作用,，每一線圈電感值為單獨存在時的兩倍。因此,，這種接法的電磁線圈對共模干擾有很強的抑制作用,。

　　電路中在電網(wǎng)與整流橋之間插入一共模扼流圈，該扼流圈對電網(wǎng)頻率的差模網(wǎng)側(cè)電流呈現(xiàn)極低的阻抗,，因而對電網(wǎng)的壓降極低,；而對電源產(chǎn)生的高頻共模噪聲，等效阻抗較高,，因而可以得到希望的插入損耗,。   

　　2.2 扼流圈L11與C11組成低通濾波器

　　扼流圈L11的等效電感為L，以電源端作為輸入,，電網(wǎng)方向作為輸出,，則電路圖如圖4所示。

　　其傳遞函數(shù)幅值為

　　如圖5所示,。由此可見,，以上LC網(wǎng)絡(luò)組成的低通濾波器，可濾除ω0=1/LC11以上的高次諧波,。

　　2.3 共模和差模濾波器方案

　　本電路主要的EMI問題是電源噪聲傳入電網(wǎng)，將原來的共模扼流圈L11與電容C11及C12組成的濾波電路變?yōu)槿鐖D6所示電路,。L1,，L2，C1可除去差模干擾,，L3,，C2，C3可除去共模干擾,。L1,，L2為不易磁飽和的材料；C1可選陶瓷電容,；L3為共模扼流圈,；選定C=C2=C3及截止頻率fo,，則可根據(jù)L3=1/〔(2πfo)2C〕計算L3；選定C1及截止頻率fo,，可根據(jù)L1=L2=1/〔2(2πfo)2C1〕計算L1及L2,。  

　　2.4 緩沖電路

　　由于開關(guān)的快速通斷，開關(guān)電流,、電壓波形為脈沖形式,，產(chǎn)生噪聲污染，增大了電源輸出紋波,，影響了電源的性能,。

　　在電路中，輸入為交流220V,，經(jīng)整流后電容上的電壓約為交流有效值的1.2～1.4倍,，即最大時為Ucm=220×1.4=308V。另外,，變壓器副邊折合到原邊的電壓Up=Un×88/9,，Un取副邊第一繞組的電壓，一般為9V左右,，使穩(wěn)壓輸出為5V,。則Up=88V。因此,，開關(guān)關(guān)斷時所要承受的總電壓Ut=Ucm＋Up=308＋88=396V,。可見有必要對開關(guān)進行過壓保護,。電路選用的TOPSwitch開關(guān)芯片,，其內(nèi)部有過壓保護和緩沖電路。為保險起見,，還增加了外部的緩沖電路,，由R和C組成。   

　　未加入緩沖電路和加入緩沖電路之后開關(guān)管電壓ut和管電流ic及關(guān)斷功耗pt的波形如圖7(a)及圖7（b）所示,。加RC緩沖電路后,，開關(guān)電壓上升速率變慢，噪聲減弱,，抑制了EMI,，并且開關(guān)功耗變小，使管子不致因過流過熱而損壞,。緩沖電路中的R在開關(guān)開通,，電容C放電時起限流作用，避免對開關(guān)管的沖擊。

　　對于開關(guān)開通時的電流沖擊,，由于有變壓器原邊線圈Np的限流,，在電路中沒加限流電感。

　　2.5 光電隔離

　　Flyback電路中使用PC817光耦對主電路和控制電路進行隔離,。電源電路中,，開關(guān)的控制非常重要，精度,、穩(wěn)定性要求高,，且控制電路對噪聲敏感，一旦有噪聲,，控制電路中的控制信號就會紊亂,，嚴(yán)重影響電源的工作和性能。因此,，用PC817將電源中的兩部分進行隔離,，這樣便防止了噪聲通過傳導(dǎo)的途徑傳入到控制電路中。

　　3 結(jié)語

　　通過EMI分析及采用相應(yīng)的抑制方法,，設(shè)計的開關(guān)電源具有抗電磁干擾性強,，電源穩(wěn)定性高的特點。在縫紉機伺服控制系統(tǒng)中,，滿足了對三菱模塊（IPM）的驅(qū)動控制,，使電機運行安全可靠、穩(wěn)定,。