1　引言

　　PWM（PulseWidthmodulation）型開關(guān)穩(wěn)壓電源具有體積小、效率高的優(yōu)點,，作為電源設(shè)備在許多領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用,。但是，開關(guān)三極管的工作狀態(tài)轉(zhuǎn)換持續(xù)期短,、頻譜甚寬的尖峰干擾是其致命弱點,，它不僅影響開關(guān)電源本身，而且還會干擾鄰近的其它電子設(shè)備,。

　　開關(guān)穩(wěn)壓電源工作時開關(guān)三極管和續(xù)流二極管（亦可以是另一個開關(guān)三極管）總是交替地導通或者截止,，圖1中KQ和KD并非是理想器件，兩種狀態(tài)的轉(zhuǎn)換需要一定的時間,，這就產(chǎn)生了尖峰干擾,。在狀態(tài)轉(zhuǎn)變過程中，該導通的開關(guān)沒有完全導通,，而該截止的開關(guān)卻又沒有截止的瞬間,，電源到地有直接的通路，產(chǎn)生瞬態(tài)電流Is,。該電流跟開關(guān)三極管導通時的電流Imax及截止時的電流Icmin的差值,、開關(guān)KQ和KD同時導通的持續(xù)時間等因素有關(guān)。由于電路分布參數(shù)的影響,，在波形上出現(xiàn)振鈴振蕩,。

　　2　功率開關(guān)管瞬時導通的持續(xù)時間對尖峰干擾的影響

　　晶體管的開啟和關(guān)斷時間跟其截止頻率成反比。開啟,、關(guān)斷時間越短,，開關(guān)速度就越快。同時導通的持續(xù)時間取決于KQ和KD所使用的器件的開關(guān)速度。用速度不同的開關(guān)器件比較,，開關(guān)器件的速度越快,，同時導通的持續(xù)時間越短，尖峰干擾越是寬度窄,、幅度大,。

　　3　減小變壓器漏感引起的電壓尖峰

　　變壓器的漏感越大，電壓尖峰越高,，射頻干擾也就越大,。特別是變壓器采取屏蔽后，由于耦合差,，漏感也相應(yīng)大一些,。一般說，用環(huán)型磁芯繞制的變壓器產(chǎn)生的漏感要比E型小些,。另外,，繞線工藝也很重要，較好的繞線方式是先繞初級總?cè)?shù)的一半,，再繞次級的全部圈數(shù),，最后再繞初級的剩余一半，即次級線圈在初級線圈的中間,。這樣初級線圈保持有較好的耦合,，使變壓器有較小的漏感。

　　4　功率管的開關(guān)波形對尖峰干擾的影響與抑制

　　開關(guān)波形Usr（t）的方正度影響尖峰干擾,。矩形波的諧波幅度隨頻率增加而減小的速率為20dB十倍頻程,，梯形波則為40dB?十倍頻程。有意識地改變矩形波的陡峭程度和兩角的鈍化程度可抑制高頻分量,、減小尖峰干擾,。故要合理地選擇開關(guān)三極管和續(xù)流二極管的開關(guān)速度。

　　對開關(guān)三極管而言,，有兩種方法可減小尖峰干擾,，即增大Vce的上升時間和減小Ic的下降時間。圖2電路中,，在確定了KQ之后,，可從圖3看出，增大KD的開啟時間,、減小關(guān)斷時間可以減小尖峰干擾,。

　　在開關(guān)三極管的CE之間，或者在續(xù)流二極管的兩端并聯(lián)RC緩沖電路可使尖峰干擾明顯減小,。圖3中,，三極管T關(guān)斷時,，集電極電壓上升，通過D和R1對C充電,，使其上升速率變緩,，選擇充電常數(shù)CR1的值可以控制上升速率。T導通時,，D截止，C對R1和R2放電,，限制了導通瞬間的峰值電流,。該緩沖電路改變了負載線的形狀，減少了開關(guān)三極管的損耗,。在續(xù)流二極管兩端并上RC電路也同樣有效,。圖3中，當用3DD11和2CK120C時,，可并0.022LF左右的電容器（f=2kHz）,，該電容的容量有一最佳值，它的作用可以從圖4看出,。圖4（a）是不加C的情況,，將其在時間軸上放大后為圖4（b）。并上緩沖電容后分別見圖4（c）和（d）,。

　　5　在輸入電網(wǎng)中,，部噪聲的抑制方法

　　開關(guān)穩(wěn)壓電源中開關(guān)快速通斷，didt很大,，在供電系統(tǒng)的漏電感上產(chǎn)生幅度很大的瞬態(tài)壓降,，使輸入電壓源有一個時間很短的瞬時跌落，破壞電網(wǎng)的正常波形,、形成干擾,。輸入電源中的干擾也會影響開關(guān)穩(wěn)壓電源。輸入濾波器具有一定的隔離作用,，通常采用P型LC平衡濾波器,，對脈動干擾可以衰減20dB,尖峰干擾也能衰減6dB之多。電感量的計算式：

　　式中E尖峰是尖峰干擾電壓（Vp-p）,，f尖峰是尖峰干擾的頻率（Hz）,。還應(yīng)考慮到流過電感的直流電流值，以免飽和,。

　　Isr是開關(guān)穩(wěn)壓電源的最大輸入直流電流（A）,，Usr是輸入直流電壓（V）。用市電供電的電源系統(tǒng),，濾波器應(yīng)裝在一鋁質(zhì)密封小盒內(nèi),，小盒放在機箱內(nèi),，電源線進入孔的旁邊，使電源線一進入機箱就到濾波小盒,，然后再引出至電源開關(guān),、整流器。倘若在整流器之前采用變壓器,，則應(yīng)在其初,、次級加隔離。

　　6　輸出電容器對尖峰干擾的影響

　　開關(guān)穩(wěn)壓電源的輸出電容量大,，需用電解電容器,。普通電解電容的高頻特性不好，存在著較大的等效電感和電阻,，故阻抗大,，尖峰噪音也大。高頻電解電容器是具有優(yōu)良高頻特性的低電感器件,，它對脈沖源及輸出電壓提供了很好的與接地回路的隔離,，并提供良好的噪聲濾波。

　　目前有三種高頻電解電容器,，一種是四端電容器,，它的高頻特性良好，但是負載電流流過電容器內(nèi)部使之發(fā)熱,，故電流要限制在10A以下,；二是大型高頻濾波電解電容器，它有承受大電流的能力但高頻特性不及前者好,；第三種是高頻濾波電解電容器,，優(yōu)點是體積小。不改變電路的其它參數(shù),，假若用普通電解電容器時尖峰干擾為150mVp-p,而用四端電容則為50mVp-p,。用一定容量的聚碳酸脂電容或高頻陶瓷電容跟輸出電解電容并聯(lián)，可以進一步降低尖峰干擾,。

　　7　開關(guān)穩(wěn)壓電源布線對尖峰干擾的抑制

　　開關(guān)穩(wěn)壓電源工作時向空間輻射干擾,。輻射噪音電平與輻射源的距離成反比。一般離5cm以外布線即可,。若結(jié)構(gòu)上不允許則應(yīng)加屏蔽,。電源輸入線周圍產(chǎn)生很強的電磁場，為減小輸入線和輸出線之間的電磁耦合,，兩者必須遠離,。

　　流過開關(guān)大電流的導線應(yīng)盡量短，并且不跟其它線交連,。降壓型開關(guān)穩(wěn)壓電源的續(xù)流二極管或者升壓型的開關(guān)三極管的接地端應(yīng)以最短的引線直接與輸出電容的地端相連,。圖5表示了布線的影響,，尖峰干擾通過環(huán)路I輻射，故構(gòu)成這一環(huán)路的各段連線的感性耦合必須最小,，電容器的引線要短,，以減小引線電感。

　　為減小輸出線上的損耗和尖峰干擾,，輸出到負載的連線應(yīng)短,。圖6畫出了對三種不同長度的輸出線，當負載電流為8A時,，在負載端所測得的干擾波形,。輸出線長，尖峰干擾的幅度大,、寬度也寬。相同長度的輸出線,，線徑粗則尖峰干擾幅度大,、寬度寬。用雙絞線能有效地衰減電磁感應(yīng)電勢,，表1說明對感應(yīng)電勢衰減的數(shù)值隨扭距變短而增大,。

　　輸出線的接法對尖峰干擾有很大的影響。用雙絞線直接從輸出電容器的高端和低端輸出,，可使正,、反向的干擾電流抵消。否則干擾電流流經(jīng)輸出線,，會在線上產(chǎn)生一個很大的尖峰干擾電壓,。當開關(guān)穩(wěn)壓電源供幾個負載使用時，從輸出電容分別用雙絞線饋送到各負載為好,。實際應(yīng)用中饋線很長,，帶有長輸出線的開關(guān)穩(wěn)壓電源，它的尖峰干擾較大,。為此,，可在輸出端或在負載的輸入端加設(shè)LC低通平衡濾波器。例如某開關(guān)穩(wěn)壓電源輸出2m長的饋線到負載,，在負載端的尖峰干擾為3Vp-p,若在負載側(cè)加LC濾波器,，則下降為100mVp-p。不接電感L,只加電容則尖峰干擾為1Vp-p,可見小電感L是必須的,。

　　8 結(jié)語

　　綜上所述,，脈沖寬度調(diào)制開關(guān)穩(wěn)壓電源所產(chǎn)生的噪音的頻譜很寬，從幾赫茲到幾十兆赫茲,，根據(jù)本文所分析的因素,，按照以上所討論的方法,，可以有效地抑制這些噪聲中的尖峰干擾。

　　對于個別電路,，則采用其中的若干種進行組合,，往往就可奏效。目前,，要使開關(guān)穩(wěn)壓電源的噪音達到毫伏峰-峰數(shù)量級,，尚有許多難處。但是,，隨著元件的進展,、工藝水平的提高以及對噪音問題的認識深化，開關(guān)穩(wěn)壓電源的輸出噪音是可能達到新水平的,。