开关电源的传导、辐射分析及图解

开关电源的传导与辐射的概述

开(kai)关电(dian)(dian)(dian)(dian)源的(de)传(chuan)(chuan)导与辐(fu)射，目前，电(dian)(dian)(dian)(dian)子产(chan)品(pin)电(dian)(dian)(dian)(dian)磁(ci)兼容(rong)问题越来越受到(dao)人们(men)的(de)重视，尤其是世(shi)界(jie)上(shang)发(fa)达国(guo)家，已经形(xing)成了一套完整的(de)电(dian)(dian)(dian)(dian)磁(ci)兼容(rong)体系，同时我国(guo)也正在建立电(dian)(dian)(dian)(dian)磁(ci)兼容(rong)体系，因(yin)(yin)此(ci)，实(shi)现产(chan)品(pin)的(de)电(dian)(dian)(dian)(dian)磁(ci)兼容(rong)是进入国(guo)际(ji)市场的(de)通行证。对于开(kai)关电(dian)(dian)(dian)(dian)源来说(shuo)，由于开(kai)关管(guan)、整流管(guan)工(gong)作在大电(dian)(dian)(dian)(dian)流、高(gao)电(dian)(dian)(dian)(dian)压的(de)条件(jian)下，对外(wai)界(jie)会产(chan)生很强(qiang)的(de)电(dian)(dian)(dian)(dian)磁(ci)干(gan)扰，因(yin)(yin)此(ci)开(kai)关电(dian)(dian)(dian)(dian)源的(de)传(chuan)(chuan)导发(fa)射和电(dian)(dian)(dian)(dian)磁(ci)辐(fu)射发(fa)射相(xiang)对其它产(chan)品(pin)来说(shuo)更加难以实(shi)现电(dian)(dian)(dian)(dian)磁(ci)兼容(rong)，但如果我们(men)对开(kai)关电(dian)(dian)(dian)(dian)源产(chan)生电(dian)(dian)(dian)(dian)磁(ci)干(gan)扰的(de)原理了解清楚后，就不难找到(dao)合(he)适的(de)对策，将(jiang)传(chuan)(chuan)导发(fa)射电(dian)(dian)(dian)(dian)平(ping)和辐(fu)射发(fa)射电(dian)(dian)(dian)(dian)平(ping)降到(dao)合(he)适的(de)水平(ping)，实(shi)现电(dian)(dian)(dian)(dian)磁(ci)兼容(rong)性设计。

开关电源的工作流程

电源(yuan)→输(shu)入滤(lv)(lv)波(bo)器→全(quan)桥整流(liu)→直(zhi)流(liu)滤(lv)(lv)波(bo)→开(kai)关(guan)管（振荡逆变）→开(kai)关(guan)变压器→输(shu)出整流(liu)与滤(lv)(lv)波(bo)。

交(jiao)流(liu)电源输入经(jing)整流(liu)滤波成(cheng)直(zhi)流(liu)，通过高(gao)(gao)频(pin)PWM（脉冲(chong)宽度调(diao)制）信号(hao)控制开(kai)关管，将那个(ge)直(zhi)流(liu)加到开(kai)关变压(ya)器(qi)初级(ji)上。开(kai)关变压(ya)器(qi)次级(ji)感(gan)应出高(gao)(gao)频(pin)电压(ya)，经(jing)整流(liu)滤波供给负载，输出部分(fen)通过一定(ding)的电路反馈给控制电路，控制PWM占空比(bi)，以达到稳定(ding)输出的目的。

交流电源输入(ru)时一般要经过(guo)厄流圈(quan)一类(lei)的(de)(de)东西，过(guo)滤掉电网上(shang)的(de)(de)干扰，同时也过(guo)滤掉电源对电网的(de)(de)干扰;

在功(gong)率相(xiang)同时，开(kai)(kai)关(guan)频率越高，开(kai)(kai)关(guan)变压(ya)(ya)器的体积就越小(xiao)，但对开(kai)(kai)关(guan)管的要(yao)求就越高;开(kai)(kai)关(guan)变压(ya)(ya)器的次级可以有多个绕组(zu)或一(yi)个绕组(zu)有多个抽头，以得到(dao)需要(yao)的输出(chu);一(yi)般还(hai)应该增(zeng)加一(yi)些保(bao)护电(dian)路，比(bi)如(ru)空载(zai)、短路等(deng)保(bao)护，否则可能会烧毁开(kai)(kai)关(guan)电(dian)源。

主要用于工(gong)业以及(ji)一些(xie)家用电(dian)器上(shang)，如电(dian)视机，电(dian)脑等(deng)。

开关电源传导骚扰

1、传导发射的产生

开关(guan)电(dian)源(yuan)(yuan)的(de)(de)传(chuan)导与辐(fu)射，开关(guan)电(dian)源(yuan)(yuan)的(de)(de)传(chuan)导骚(sao)(sao)扰(rao)(rao)(rao)(rao)(rao)是(shi)通过(guo)电(dian)源(yuan)(yuan)的(de)(de)输入(ru)(ru)电(dian)源(yuan)(yuan)线向外传(chuan)播(bo)的(de)(de)电(dian)磁干扰(rao)(rao)(rao)(rao)(rao)。在开关(guan)电(dian)源(yuan)(yuan)输入(ru)(ru)电(dian)源(yuan)(yuan)线中向外传(chuan)播(bo)的(de)(de)骚(sao)(sao)扰(rao)(rao)(rao)(rao)(rao)，既有(you)差模骚(sao)(sao)扰(rao)(rao)(rao)(rao)(rao)、又有(you)共(gong)模骚(sao)(sao)扰(rao)(rao)(rao)(rao)(rao)，共(gong)模骚(sao)(sao)扰(rao)(rao)(rao)(rao)(rao)比差模骚(sao)(sao)扰(rao)(rao)(rao)(rao)(rao)产生更强(qiang)的(de)(de)辐(fu)射骚(sao)(sao)扰(rao)(rao)(rao)(rao)(rao)。传(chuan)导骚(sao)(sao)扰(rao)(rao)(rao)(rao)(rao)的(de)(de)测(ce)试频率范(fan)围为150KHz～30MHz，限值要求如(ru)下表1 所示：

在(zai)0.15MHz～1MHz 的(de)(de)(de)频率(lv)(lv)范(fan)围(wei)(wei)内，骚(sao)扰主要以(yi)共(gong)模(mo)的(de)(de)(de)形(xing)式(shi)(shi)(shi)存(cun)在(zai)，在(zai)1MHz～10MHz 的(de)(de)(de)频率(lv)(lv)范(fan)围(wei)(wei)内，骚(sao)扰的(de)(de)(de)形(xing)式(shi)(shi)(shi)是差模(mo)和共(gong)模(mo)共(gong)存(cun)，在(zai)10MHz 以(yi)上，骚(sao)扰的(de)(de)(de)形(xing)式(shi)(shi)(shi)主要以(yi)共(gong)膜为(wei)(wei)主。传(chuan)导发射(she)的(de)(de)(de)差模(mo)骚(sao)扰的(de)(de)(de)产生主要是由于(yu)开关(guan)管(guan)工作(zuo)在(zai)开关(guan)状态，当开关(guan)管(guan)开通时，流(liu)过电源线(xian)的(de)(de)(de)电流(liu)线(xian)形(xing)上升(sheng)，开关(guan)管(guan)关(guan)断(duan)时电流(liu)突(tu)变(bian)为(wei)(wei)0，因(yin)此(ci)流(liu)过电源线(xian)的(de)(de)(de)电流(liu)为(wei)(wei)高(gao)(gao)频的(de)(de)(de)三角脉动电流(liu)，含(han)有(you)丰富的(de)(de)(de)高(gao)(gao)频谐(xie)波(bo)分量，随着频率(lv)(lv)的(de)(de)(de)升(sheng)高(gao)(gao)，该谐(xie)波(bo)分量的(de)(de)(de)幅度越来越小，因(yin)此(ci)差模(mo)骚(sao)扰随频率(lv)(lv)的(de)(de)(de)升(sheng)高(gao)(gao)而降低，另外，如下图(tu)1 所示，由于(yu)电容C5 的(de)(de)(de)存(cun)在(zai)，它与电感L3 组成低通滤(lv)波(bo)器(qi)，因(yin)此(ci)，差模(mo)传(chuan)导骚(sao)扰主要存(cun)在(zai)低频率(lv)(lv)段。

共(gong)模骚扰的产(chan)生主要原(yuan)因(yin)是(shi)电(dian)(dian)(dian)源与(yu)大地(di)（保护地(di)）之间存在有分布电(dian)(dian)(dian)容，电(dian)(dian)(dian)路中方波电(dian)(dian)(dian)压的高(gao)频谐波分量(liang)通过分布电(dian)(dian)(dian)容传入大地(di)，与(yu)电(dian)(dian)(dian)源线(xian)构成回路，产(chan)生共(gong)模骚扰。

如(ru)上图(tu)(tu) 1 所(suo)示(shi)，L、N 为(wei)电(dian)(dian)(dian)(dian)源(yuan)输(shu)入(ru)，C1、C2、C3、C4、C5、L1、L2 组(zu)成输(shu)入(ru)EMI 滤波器(qi)，DB1 为(wei)整(zheng)流桥，L1、VD1、C6 和VT2 为(wei)功率因数矫正主电(dian)(dian)(dian)(dian)路，VT2 为(wei)开(kai)关(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)管(guan)(guan)，开(kai)关(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)管(guan)(guan)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)D 极与管(guan)(guan)子的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)散(san)(san)热(re)器(qi)相连，开(kai)关(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)管(guan)(guan)安装在(zai)散(san)(san)热(re)器(qi)上时，与散(san)(san)热(re)器(qi)之(zhi)(zhi)间形(xing)成一(yi)个耦(ou)合(he)电(dian)(dian)(dian)(dian)容(rong)，如(ru)图(tu)(tu)1 中的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)C7 所(suo)示(shi)，开(kai)关(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)管(guan)(guan)VT2 工作在(zai)开(kai)关(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)状(zhuang)态，其(qi)D 极的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)电(dian)(dian)(dian)(dian)压(ya)为(wei)高频(pin)方波，方波的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)频(pin)率为(wei)开(kai)关(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)管(guan)(guan)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)开(kai)关(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)频(pin)率，方波中的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)各次谐波就会通过耦(ou)合(he)电(dian)(dian)(dian)(dian)容(rong)、L、N 电(dian)(dian)(dian)(dian)源(yuan)线构(gou)成回(hui)路，产(chan)生共(gong)模(mo)骚扰。电(dian)(dian)(dian)(dian)源(yuan)与大地的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)分(fen)(fen)(fen)布电(dian)(dian)(dian)(dian)容(rong)比较分(fen)(fen)(fen)散(san)(san)，难(nan)以(yi)估算，但(dan)(dan)从上面的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)图(tu)(tu)1 来看，开(kai)关(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)管(guan)(guan)VT2 的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)D 极与散(san)(san)热(re)器(qi)之(zhi)(zhi)间耦(ou)合(he)电(dian)(dian)(dian)(dian)容(rong)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)作用最大，在(zai)上面的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)图(tu)(tu)1 中，从整(zheng)流桥到电(dian)(dian)(dian)(dian)感(gan)L3 之(zhi)(zhi)间的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)电(dian)(dian)(dian)(dian)压(ya)为(wei)100Hz 的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)工频(pin)波形(xing)，而从电(dian)(dian)(dian)(dian)感(gan)L3 到二极管(guan)(guan)VD1 和开(kai)关(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)管(guan)(guan)VT2D 极之(zhi)(zhi)间的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)连线的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)电(dian)(dian)(dian)(dian)压(ya)均为(wei)方波电(dian)(dian)(dian)(dian)压(ya)，含有大量(liang)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)高次谐波。其(qi)次电(dian)(dian)(dian)(dian)感(gan)L3 的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)影响也比较大，但(dan)(dan)L3 与机(ji)壳(qiao)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)距离(li)比较远(yuan)，分(fen)(fen)(fen)布电(dian)(dian)(dian)(dian)容(rong)比开(kai)关(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)管(guan)(guan)和散(san)(san)热(re)器(qi)之(zhi)(zhi)间的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)耦(ou)合(he)电(dian)(dian)(dian)(dian)容(rong)小的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)多，因此我们主要考虑开(kai)关(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)管(guan)(guan)与散(san)(san)热(re)器(qi)之(zhi)(zhi)间的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)耦(ou)合(he)电(dian)(dian)(dian)(dian)容(rong)。

2、传导骚扰的解决方法

EMI 滤波器(qi)

解决(jue)传导骚扰(rao)目前大都采用无源滤波(bo)器，如上图 1 中(zhong)所示，C1、C2、C3、C4、C5、L1、L2 组成(cheng)一(yi)个EMI 滤波(bo)器，L1、L2 是两个共(gong)模(mo)电(dian)感(gan)(gan)，一(yi)般来说，在共(gong)模(mo)电(dian)感(gan)(gan)当中(zhong)，含有20%左(zuo)右的差模(mo)电(dian)感(gan)(gan)，与电(dian)容(rong)C1、C2、C3 构(gou)成(cheng)差模(mo)滤波(bo)器，C4、C5 是共(gong)模(mo)电(dian)容(rong)，与电(dian)感(gan)(gan)L1、L2 构(gou)成(cheng)共(gong)模(mo)滤波(bo)器。

共模电感量的(de)计算：

假设开(kai)关管(guan)集电极的(de)干扰电压在(zai) 400V 左右，转换成dB（μV）为：

传导发射测(ce)试设(she)备(bei)内部的(de)去(qu)耦网络（LISN）内阻(zu)Zin 标准为50Ω。则耦合电容C7 与测(ce)试设(she)备(bei)去(qu)耦网络的(de)内阻(zu)Zin 对骚扰电平的(de)衰减为：

则(ze)：如果不加(jia)EMI 滤波(bo)器时(shi)，电源(yuan)输出(chu)端口所测(ce)得(de)的骚扰电平为：

表 1 中A 级电源端口传导限值的(de)要(yao)求为79 dB（μV），显然大大超(chao)过了限制(zhi)的(de)要(yao)求。则(ze)需要(yao)滤波器在 150KHz 处的(de)衰减为：

112-79=33 dB，考虑到(dao)至少有(you)6dB 的(de)(de)裕量，EMI 滤波(bo)器(qi)(qi)(qi)的(de)(de)在150KHz 处的(de)(de)衰减应大(da)于39dB，我(wo)们取40dB。二阶(jie)滤波(bo)器(qi)(qi)(qi)的(de)(de)衰减特性是-40dB/10 倍频，在图(tu)1 中(zhong)有(you)两个二阶(jie)滤波(bo)器(qi)(qi)(qi)，衰减特性是-80dB/10 倍频，则滤波(bo)器(qi)(qi)(qi)的(de)(de)转(zhuan)折频率应在：47KHz 左右，考虑到(dao)其他因素的(de)(de)影响，滤波(bo)器(qi)(qi)(qi)的(de)(de)转(zhuan)折频率取为40KHz。

共模电容 C4、C5 取4700P（考(kao)虑(lv)到漏电流(liu)的(de)问题，不能取太大），则(ze)：C=C4+C5=9400P。

2、其他方法

EMI 滤波器(qi)是(shi)采用切断传播途径的方法来减(jian)小(xiao)传导发射(she)(she)的骚扰电(dian)平，另外我们也(ye)可(ke)以从发射(she)(she)的源来着(zhe)手，减(jian)小(xiao)发射(she)(she)源向外发射(she)(she)的电(dian)平。

图2 中，在PFC 升(sheng)压电感上增加一(yi)(yi)个(ge)辅助绕(rao)(rao)组，该绕(rao)(rao)组的(de)匝(za)数与(yu)(yu)主绕(rao)(rao)组相(xiang)(xiang)(xiang)同(tong)，方(fang)向(xiang)与(yu)(yu)主绕(rao)(rao)组相(xiang)(xiang)(xiang)反(fan)，C7 是(shi)开关管与(yu)(yu)散热(re)(re)器之(zhi)间的(de)耦合电容，如图所示(shi)增加一(yi)(yi)个(ge)与(yu)(yu)C7 容量大致(zhi)相(xiang)(xiang)(xiang)同(tong)的(de)一(yi)(yi)个(ge)电容接(jie)到散热(re)(re)器与(yu)(yu)辅助绕(rao)(rao)组之(zhi)间，这样C7、C8 耦合到散热(re)(re)器的(de)骚扰信号幅度(du)相(xiang)(xiang)(xiang)同(tong)，方(fang)向(xiang)相(xiang)(xiang)(xiang)反(fan)，两(liang)个(ge)信号刚好可(ke)以相(xiang)(xiang)(xiang)互(hu)抵消，大大减小向(xiang)外发射的(de)骚扰电平(ping)。

在(zai)图(tu)3 中(zhong)，增加(jia)一个高频电容C8，接在(zai)开关(guan)管散(san)热(re)器与输出地之间(jian)，该电容与散(san)热(re)器的(de)连接处离(li)开关(guan)管越(yue)近越(yue)好，该电容选(xuan)用安规电容，容量在(zai)4700P 到0.01μf 之间(jian)，太(tai)大会使电源的(de)漏(lou)电流超标，经过电容C7 耦合到散(san)热(re)器上(shang)的(de)骚扰信号经过C8 衰(shuai)减(jian)，衰(shuai)减(jian)的(de)系数为(wei)

开关电源的辐射骚扰

1、辐射骚扰的空间传输

（一）远场和近场

电磁(ci)能量以场(chang)(chang)(chang)的(de)形(xing)式向四周传播(bo)，就形(xing)成了辐射骚扰，场(chang)(chang)(chang)可(ke)以分(fen)为近(jin)场(chang)(chang)(chang)、和远场(chang)(chang)(chang)，近(jin)场(chang)(chang)(chang)又(you)称为感应场(chang)(chang)(chang)，它(ta)的(de)性质与场(chang)(chang)(chang)源(yuan)有密切的(de)关(guan)系(xi)，如果场(chang)(chang)(chang)源(yuan)是高(gao)电压(ya)小(xiao)电流的(de)源(yuan)，则近(jin)场(chang)(chang)(chang)主要是电场(chang)(chang)(chang)，如果场(chang)(chang)(chang)源(yuan)是低(di)压(ya)大电流，则场(chang)(chang)(chang)源(yuan)主要是磁(ci)场(chang)(chang)(chang)。无论近(jin)场(chang)(chang)(chang)是磁(ci)场(chang)(chang)(chang)或是电场(chang)(chang)(chang)，当(dang)离(li)(li)场(chang)(chang)(chang)源(yuan)的(de)距(ju)离(li)(li)大于(yu)λ/2π时，均(jun)变成远场(chang)(chang)(chang)，又(you)称为辐射场(chang)(chang)(chang)。

由于开关电源工作在高电压，大电流的状态(tai)下，近场(chang)即有电场(chang)，又有磁(ci)场(chang)。

（二）开关电源的传导与辐射-骚扰的辐射方式

单点(dian)辐(fu)射(she)，主(zhu)要模拟(ni)各相(xiang)同性(xing)的较小的辐(fu)射(she)源，辐(fu)射(she)的强度可(ke)表示为：

式中，P 表示发射的(de)功(gong)率，r 表示离发射源的(de)距离。可见(jian)，单点辐(fu)射强(qiang)度(du)与(yu)(yu)距离成反比，与(yu)(yu)发射源的(de)功(gong)率的(de)平方根成正比。

平行双线环路的(de)辐射(she)，主要模(mo)拟差模(mo)电(dian)流回路的(de)辐射(she)源，其辐射(she)强度可以(yi)表(biao)示为：

式中 A 为差(cha)模(mo)电(dian)(dian)流所(suo)包围的面积，I 是(shi)差(cha)模(mo)电(dian)(dian)流的大(da)小，r 是(shi)离辐(fu)射源的距离，λ是(shi)波(bo)长(zhang)。可见差(cha)模(mo)辐(fu)射强度与(yu)差(cha)模(mo)电(dian)(dian)流的大(da)小和差(cha)模(mo)电(dian)(dian)流所(suo)包围的面积成(cheng)(cheng)正比(bi)，与(yu)距离成(cheng)(cheng)反(fan)比(bi)，与(yu)频率的平方(fang)成(cheng)(cheng)正比(bi)。

因此(ci)应在高(gao)频噪声源(yuan)处加高(gao)频去耦电容，以免(mian)高(gao)频噪声流入电源(yuan)回路(lu)中。

单导线(xian)的辐射，单导线(xian)的辐射公式可(ke)以用来估算共模(mo)电流产(chan)生的辐射的大小：

式中，I 是共(gong)模(mo)电(dian)流(liu)的(de)大小，r 是到共(gong)模(mo)电(dian)流(liu)源的(de)距(ju)离， l 是导线的(de)长(zhang)度(du)，λ是波长(zhang)。

（三）开关电源的传导与辐射-共模电流辐射

根(gen)相(xiang)(xiang)近的(de)(de)(de)(de)导(dao)线，如果流(liu)过差模(mo)电(dian)(dian)流(liu)，则导(dao)线产(chan)生(sheng)的(de)(de)(de)(de)电(dian)(dian)磁(ci)场(chang)由(you)于方向相(xiang)(xiang)反(fan)，大(da)(da)小(xiao)相(xiang)(xiang)等而相(xiang)(xiang)互抵消，但如果流(liu)过共(gong)模(mo)电(dian)(dian)流(liu)，时两根(gen)导(dao)线产(chan)生(sheng)的(de)(de)(de)(de)电(dian)(dian)磁(ci)场(chang)相(xiang)(xiang)互叠加。因此大(da)(da)小(xiao)相(xiang)(xiang)同的(de)(de)(de)(de)共(gong)模(mo)电(dian)(dian)流(liu)所产(chan)生(sheng)的(de)(de)(de)(de)空间辐射(she)(she)要(yao)比差模(mo)电(dian)(dian)流(liu)产(chan)生(sheng)的(de)(de)(de)(de)空间辐射(she)(she)强度大(da)(da)的(de)(de)(de)(de)多(duo)，根(gen)据实验，两者的(de)(de)(de)(de)辐射(she)(she)强度相(xiang)(xiang)差上千倍(bei)。所以，开(kai)关(guan)电(dian)(dian)源的(de)(de)(de)(de)辐射(she)(she)主要(yao)是由(you)共(gong)模(mo)电(dian)(dian)流(liu)引起(qi)的(de)(de)(de)(de)。

A、共模电流(liu)辐(fu)射(she)的基本模式：

共模辐射有(you)两(liang)种(zhong)驱动模式，一种(zhong)是电(dian)流驱动模式，一种(zhong)是电(dian)压驱动模式，在开关电(dian)源(yuan)中，起主要作(zuo)用(yong)的主要是电(dian)压驱动模式。

B、产生共(gong)模辐射的条件(jian)

产生(sheng)共(gong)模辐射的条件有(you)两个(ge)，一是(shi)(shi)共(gong)模驱动源(yuan)，一个(ge)是(shi)(shi)共(gong)模天线。任何两个(ge)金属体之间存在射频电位差，就构成一副不(bu)对称振(zhen)子天线，两个(ge)金属导体分(fen)别是(shi)(shi)天线的两个(ge)极，对于一个(ge)开关电源(yuan)来说(shuo)，如下(xia)图(tu)所示：

图4 中C7 是开(kai)关管和散热器之间的(de)耦合(he)电容，散热器和与开(kai)关管D 极(ji)(ji)相(xiang)连接的(de)印制(zhi)线为天(tian)线的(de)两个(ge)极(ji)(ji)，在分析时可(ke)以简化为下(xia)图5：

图(tu)中，Vs 为骚扰(rao)源，对图(tu)4 来说，就是(shi)开关管(guan)VT2 的(de)(de)(de)D 极，L1、L2 相(xiang)当于(yu)天线(xian)的(de)(de)(de)两个极，一个极是(shi)与开关管(guan)D 极相(xiang)连(lian)的(de)(de)(de)印制线(xian)，另外一个极是(shi)散(san)热器及与之(zhi)相(xiang)连(lian)的(de)(de)(de)接地(di)线(xian)，C是(shi)天线(xian)两极之(zhi)间(jian)的(de)(de)(de)耦合(he)(he)电容(rong)，即图(tu)4 中开关管(guan)与散(san)热器之(zhi)间(jian)的(de)(de)(de)耦合(he)(he)电容(rong)。

共模辐(fu)射主要有天线上的共模电(dian)流的大(da)小决定，因(yin)此，天线两极(ji) L1、L2 之间(jian)的耦合电(dian)容越(yue)大(da)，辐(fu)射功(gong)率越(yue)大(da)。

另外(wai)，当天(tian)线的(de)两个极的(de)总长(zhang)(zhang)度大于λ/20时，才能(neng)向外(wai)辐射(she)能(neng)量(liang)，并且当天(tian)线的(de)长(zhang)(zhang)度与骚扰源的(de)波长(zhang)(zhang)满足下列条件时，辐射(she)能(neng)量(liang)才最大。

2、开关电源的辐射源

要(yao)解(jie)决(jue)和减小开关电(dian)(dian)源(yuan)的(de)(de)电(dian)(dian)磁辐射(she)，首先(xian)要(yao)了解(jie)开关电(dian)(dian)源(yuan)的(de)(de)辐射(she)源(yuan)在那儿。对于(yu)一个前级带有PFC 功(gong)率因数矫正电(dian)(dian)路的(de)(de)开关电(dian)(dian)源(yuan)来说，辐射(she)骚(sao)扰的(de)(de)源(yuan)主(zhu)要(yao)分布(bu)下面几个地方（开关电(dian)(dian)源(yuan)中的(de)(de)辐射(she)源(yuan)例如(ru)驱(qu)动等，相(xiang)对于(yu)下面所列的(de)(de)要(yao)弱的(de)(de)多，所以(yi)(yi)可(ke)以(yi)(yi)不与考虑）。

1. PFC 开关(guan)管(guan)

2. PFC 升压二极管

3. DC/DC 开关管

4. DC/DC 的整流管、续流管

5. PFC 升(sheng)压(ya)电感

6. DC/DC 变压(ya)器(qi)

PFC 开关(guan)(guan)管和DC/DC 开关(guan)(guan)管的(de)(de)辐(fu)射(she)原(yuan)理如上面(mian)所述(shu)，属于电(dian)压驱(qu)动模(mo)式的(de)(de)驱(qu)动源，升压电(dian)感(gan)和变压器属于差模(mo)骚扰源，主要原(yuan)因是漏感(gan)的(de)(de)存在(zai)，导致(zhi)电(dian)磁能量泄露，向外发射(she)电(dian)磁能量。

PFC 升压(ya)二极管和DC/DC 的整(zheng)流二极管在反(fan)(fan)向截止时，存在反(fan)(fan)向恢复电流，如下图所示：

图(tu)中所示的是(shi)实际测试的PFC 升压二(er)极管关(guan)断瞬间(jian)的反向恢复电(dian)流(liu)（不加(jia)吸收的情况下），在图(tu)4 中，该反向恢复电(dian)流(liu)主要通过(guo)C6、VD1、VT2 构成(cheng)回路，形成(cheng)差模辐(fu)射，另外，由(you)于(yu)由(you)于(yu)引线电(dian)感(gan)的存在，很小一部(bu)分(fen)的电(dian)流(liu)会通过(guo)散热器与(yu)开(kai)关(guan)管VT2 之间(jian)的耦合电(dian)容C7 向外流(liu)，形成(cheng)共(gong)模辐(fu)射。

DC/DC 的(de)(de)(de)(de)整流二(er)(er)极管和续流管的(de)(de)(de)(de)反向恢复电流会导致二(er)(er)极管的(de)(de)(de)(de)反向电压出(chu)现很高的(de)(de)(de)(de)电压尖峰(feng)，下(xia)图 7 是正激(ji)电路的(de)(de)(de)(de)输(shu)出(chu)滤(lv)波电路。

图7 中，TI 是变压器，VD1、VD2 分别是整流(liu)(liu)(liu)(liu)管(guan)(guan)和续(xu)流(liu)(liu)(liu)(liu)管(guan)(guan)，由于(yu)整流(liu)(liu)(liu)(liu)管(guan)(guan)、续(xu)流(liu)(liu)(liu)(liu)管(guan)(guan)在(zai)(zai)由导通转向(xiang)截止时(shi)有反向(xiang)恢(hui)复(fu)电(dian)流(liu)(liu)(liu)(liu)，该反向(xiang)恢(hui)复(fu)电(dian)流(liu)(liu)(liu)(liu)在(zai)(zai)VD1、VD2 两端产生比(bi)较高的(de)电(dian)压峰(feng)值，由于(yu)快恢(hui)复(fu)二极(ji)管(guan)(guan)的(de)反向(xiang)恢(hui)复(fu)电(dian)流(liu)(liu)(liu)(liu)在(zai)(zai)几十nS，所以(yi)峰(feng)值电(dian)压的(de)频(pin)(pin)率(lv)较高，其基(ji)波频(pin)(pin)率(lv)在(zai)(zai)几十MHz，由于(yu)频(pin)(pin)率(lv)很高，辐射能(neng)力很强，下(xia)图8 是整流(liu)(liu)(liu)(liu)管(guan)(guan)和续(xu)流(liu)(liu)(liu)(liu)管(guan)(guan)的(de)电(dian)压波形。

在(zai)上图7 中(zhong)，整流(liu)管(guan)、续流(liu)管(guan)固(gu)定在(zai)散热(re)器(qi)上，散热(re)器(qi)接大地(di)，由于二(er)极(ji)管(guan)的阴极(ji)与管(guan)壳(qiao)的散热(re)板(ban)直接相连，管(guan)壳(qiao)的散热(re)板(ban)与散热(re)器(qi)之间就(jiu)形成了(le)耦合电容(rong)，整流(liu)管(guan)、续流(liu)管(guan)在(zai)截止时产(chan)生(sheng)的高(gao)压尖峰就(jiu)通过耦合电容(rong)流(liu)动(dong)，产(chan)生(sheng)共模(mo)辐射(she)，输出线(xian)和地(di)分别是天线(xian)的两个极(ji)。

开关电(dian)源(yuan)其他的辐(fu)射(she)源(yuan)如印制线与(yu)机壳之间(jian)分(fen)布电(dian)容引起的共模辐(fu)射(she)、内部电(dian)路工作(zuo)时产生的差模辐(fu)射(she)等，与(yu)前(qian)面的几(ji)个辐(fu)射(she)源(yuan)相比要(yao)小得多。

3、辐射骚扰的解决措施

（一）开关管发射源引起的辐射发射

上(shang)面所介绍的(de)(de)输(shu)入(ru)(ru)端口(kou)的(de)(de)传(chuan)导骚扰，是通过输(shu)入(ru)(ru)线(xian)向(xiang)外(wai)发(fa)射(she)(she)(she)的(de)(de)，同时(shi)(shi)，输(shu)入(ru)(ru)线(xian)又(you)是一个天线(xian)，共(gong)模电(dian)流在流过输(shu)入(ru)(ru)线(xian)的(de)(de)时(shi)(shi)候，就会(hui)向(xiang)空间(jian)发(fa)射(she)(she)(she)电(dian)磁(ci)能量，产(chan)生辐射(she)(she)(she)骚扰，因(yin)此对于(yu)上(shang)面解决(jue)传(chuan)导发(fa)射(she)(she)(she)的(de)(de)措施，在减(jian)小了传(chuan)导发(fa)射(she)(she)(she)的(de)(de)同时(shi)(shi)，也大大减(jian)小了输(shu)入(ru)(ru)端口(kou)的(de)(de)辐射(she)(she)(she)发(fa)射(she)(she)(she)。

对于辐射源 DC/DC 开关管，也(ye)可以采取与PFC 开关管的相同的措施(shi)，来减小驱动源的电压幅(fu)度，较(jiao)小辐射发射的强度。

下面图(tu) 9 是采取在PFC 开关(guan)管散热器对PFC 输出地(di)加电(dian)容与不加电(dian)容辐射强度的(de)对比。

图(tu)中，前面(mian)是加(jia)电容(rong)(rong)的(de)(de)，后面(mian)是不加(jia)电容(rong)(rong)的(de)(de)，从两个图(tu)中可以看出，在(zai)50MHZ 附近，辐射骚(sao)扰(rao)电平在(zai)加(jia)了电容(rong)(rong)以后降低了尽10DB，在(zai)120MHZ 到(dao)220MHZ 的(de)(de)频率范(fan)围内也降低了10DB 左(zuo)右。

（二）DC/DC 整流管、续流管发射源

对于 DC/DC 整流管(guan)、续(xu)流管(guan)发射源，除了增(zeng)加(jia)吸收(shou)，减(jian)(jian)小二(er)极管(guan)两(liang)端的峰值电压、在二(er)极管(guan)的管(guan)脚上套饱和磁(ci)环以减(jian)(jian)小反(fan)向恢(hui)复电流外，还(hai)可以采取以下(xia)措施。

1. 在整流(liu)管、续流(liu)管与散热器的接(jie)触(chu)点附(fu)近对输出地接(jie)电容，如下图 10 所示(shi)：

图中C2 是二极(ji)管VD1 和(he)VD2 与散(san)热(re)器之间的耦合(he)电容，容量一般在几十PF，C3 是增加的电容，C3 要远大(da)于(yu)C2，DC/DC 整流管、续流管上的电压(ya)(ya)峰值经过C2 与C3 的分压(ya)(ya)，幅度大(da)大(da)降低(di)，就可以大(da)大(da)减小向(xiang)外的辐射。

2、采用如下图 11 所示的(de)电路形式(shi)。

在(zai)上图(tu)的(de)(de)(de)电(dian)路形式中，将输(shu)出滤(lv)波电(dian)感放在(zai)输(shu)出的(de)(de)(de)负端(duan)，VD1、VD2 的(de)(de)(de)输(shu)出直(zhi)接(jie)接(jie)在(zai)输(shu)出滤(lv)波电(dian)容的(de)(de)(de)正端(duan)，这样，整流(liu)管、续流(liu)管的(de)(de)(de)阴极(ji)接(jie)固定电(dian)平(ping)，通(tong)过阴极(ji)连(lian)接(jie)的(de)(de)(de)散热面与散热器之间(jian)的(de)(de)(de)耦合电(dian)容向外流(liu)动的(de)(de)(de)共(gong)模(mo)电(dian)流(liu)就会(hui)大大减小，从而大大减小输(shu)出端(duan)口的(de)(de)(de)辐射电(dian)平(ping)。

（三）机箱屏蔽

开关电源(yuan)的辐射(she)除了上述的辐射(she)源(yuan)主要通过输入输出端(duan)口(kou)向外辐射(she)以外，电源(yuan)的控(kong)制电路、驱(qu)动、辅助电源(yuan)、变(bian)压器(qi)、电感等直接(jie)向空间辐射(she)电磁能量，因(yin)此需(xu)要采用机箱进(jin)行(xing)屏蔽(bi)，机箱屏蔽(bi)要考虑机箱的材料(liao)、厚度和孔缝对屏蔽(bi)效(xiao)能的影响(xiang)。

A、当电(dian)磁波(bo)(bo)进(jin)入金(jin)属屏蔽体(ti)后会产生感应电(dian)流，变为(wei)热能而消耗掉(diao)，所以(yi)电(dian)磁波(bo)(bo)进(jin)入金(jin)属导体(ti)中以(yi)指数的方式很快(kuai)衰减，传(chuan)输距离很短(duan)。

我们将(jiang)电(dian)磁波衰减到原来 1/e，即0.37 倍时(shi)的距离(li)称为集肤深(shen)度(du)δ，集肤深(shen)度δ与材料的(de)性能(neng)和频率有关(guan)，可用下(xia)面的(de)公式表示：

公式(shi)中，μ是材料的磁导率，σ是材料的电导率。

B、反射损耗

当电(dian)磁(ci)波到(dao)达两(liang)种介质(zhi)表面时，因阻抗不匹配而发(fa)生反射，所引(yin)起的电(dian)磁(ci)波能(neng)量损耗(hao)称为反射损耗(hao)。

辐射骚扰所测试的(de)(de)频率范(fan)围是 30MHz～1000MHz。如果单(dan)纯的(de)(de)只(zhi)考(kao)虑30MHz 以上的(de)(de)电磁屏蔽，薄薄一层的(de)(de)导体就可以达(da)到(dao)很高的(de)(de)屏蔽效能，但(dan)对于频率比较低的(de)(de)电场(chang)或磁场(chang)，就要考(kao)虑屏蔽所使用的(de)(de)材料和厚度了。

C、孔缝对屏蔽的影(ying)响

在(zai)实(shi)际的(de)应用当中，机(ji)箱(xiang)上总(zong)是存在(zai)有接(jie)线孔(kong)(kong)、通风(feng)孔(kong)(kong)以及机(ji)箱(xiang)各面之(zhi)(zhi)间的(de)连(lian)接(jie)缝(feng)(feng)隙(xi)，如(ru)(ru)果机(ji)箱(xiang)的(de)孔(kong)(kong)缝(feng)(feng)尺寸不合理，将使屏(ping)蔽效能大大降低，一般(ban)来(lai)说(shuo)，孔(kong)(kong)缝(feng)(feng)的(de)尺寸应小(xiao)(xiao)于十分(fen)(fen)之(zhi)(zhi)一到百分(fen)(fen)之(zhi)(zhi)一的(de)波长(zhang)，才能达到相应的(de)屏(ping)蔽效果。如(ru)(ru)果上限频(pin)率(lv)按(an)1000MHz 来(lai)考(kao)虑(lv)，孔(kong)(kong)缝(feng)(feng)的(de)尺寸应小(xiao)(xiao)于：3～0.3cm。由于开关电(dian)源的(de)电(dian)磁(ci)辐射频(pin)率(lv)范围(wei)一般(ban)在(zai)30MHz 到500MHz 之(zhi)(zhi)间，屏(ping)蔽的(de)上限频(pin)率(lv)可以按(an)500MHz来(lai)考(kao)虑(lv)。

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