引言
隨著電器和電子設(shè)備或系統(tǒng)的數(shù)量及種類不斷增加,，使得電磁環(huán)境日益復(fù)雜,。在復(fù)雜的電磁環(huán)境中，各種設(shè)備或系統(tǒng)能否正常工作,，成為一個急待解決的問題,，作為各種設(shè)備或系統(tǒng)的重要部分 開關(guān)電源，既是騷擾源,，同時又是被干擾者,。
大功率開關(guān)電源往往是騷擾源。各種開關(guān)電源在工作時,，往往要產(chǎn)生一些有用或無用的電磁能量,，這些電磁能量會影響其他設(shè)備或系統(tǒng)的正常工作，這就是電磁騷擾,。電磁騷擾有可能使開關(guān)電源的工作性能下降,，甚至使開關(guān)電源的使用壽命縮短，或根本無法正常工作,?？梢姡?a class="innerlink" href="http://forexkbc.com/tags/電磁兼容" title="電磁兼容" target="_blank">電磁兼容性設(shè)計的目的是使開關(guān)電源在預(yù)期的電磁環(huán)境中實現(xiàn)電磁兼容,，其要求是使開關(guān)電源滿足有關(guān)EMC標(biāo)準的規(guī)定并具有如下兩方面的能力：一是能在預(yù)期的電磁環(huán)境中正常工作,，不出現(xiàn)性能下降或故障；二是對電磁環(huán)境無污染,。
關(guān)于電磁兼容的幾個重要概念
電磁環(huán)境
電磁環(huán)境（Ele
ctromagnetic Environment）是指設(shè)備或系統(tǒng)在正常工作時,，可能遇到的輻射或傳導(dǎo)電磁發(fā)射電平在不同頻率范圍內(nèi)功率和時間的分布。電磁環(huán)境有時也可以采用場強表示,。設(shè)電磁環(huán)境中有N個電磁騷擾源,，頻率f1點，在敏感設(shè)備或系統(tǒng)所在位置上,，場強值為
式中,，Ei（f1）表示編號為i的電磁騷擾源在頻率f1點，在敏感設(shè)備或系統(tǒng)所在位置上的場強值,。
電磁騷擾
電磁騷擾（Electromagnetic Disturbance）是指任何可能引起裝置,、設(shè)備或系統(tǒng)性能下降，或者對生命或無生命物產(chǎn)生損害作用的電磁現(xiàn)象,。電磁騷擾是客觀存在的一種物理現(xiàn)象,，其產(chǎn)生原因可能是外界因素，也可能是本身的變化,。
電磁騷擾根據(jù)其來源,，可分為自然騷擾和人為騷擾兩大類。自然騷擾以其發(fā)生源不可控為特點,，例如電子噪聲,、天線噪聲,、地球外噪聲、沉積靜電等,。人為騷擾以其發(fā)生源可知并且可控為特點,。例如：高頻及微波設(shè)備、高壓設(shè)備,、火花設(shè)備,、核電磁脈沖等。
電磁干擾
電磁干擾（Electromagnetic Interferenec,，簡寫為EMI）是指電磁騷擾引起的設(shè)備,、傳輸通道或系統(tǒng)的有用電磁信號，也可能是某種電磁噪聲,。
電磁兼容性
電磁兼容性（Electromagnetic Compatibility）,，簡寫為EMC）是指器件、設(shè)備或系統(tǒng)在所處的電磁環(huán)境中正常工作,，并不對其環(huán)境產(chǎn)生任何難以承受的電磁騷擾的能力,。按上述定義，電磁兼容性包含如下含義：
a．設(shè)備或系統(tǒng)應(yīng)具有抵抗給定電磁騷擾的能力,。即它應(yīng)不會受到處于同一電磁環(huán)境中的其他設(shè)備或系統(tǒng)發(fā)射的電磁騷擾而產(chǎn)生不允許的工作性能下降,。
b．設(shè)備或系統(tǒng)不產(chǎn)生超過規(guī)定限度的電磁騷擾。
電磁騷擾傳播的一般途徑
從干擾源把電磁能量傳到干擾對象有兩種方式：傳導(dǎo)方式和輻射方式,。從接收器的角度看,，耦合可分為兩類：傳導(dǎo)耦合和輻射耦合。傳導(dǎo)耦合又分為直接傳導(dǎo)耦合,、公共阻抗耦合和轉(zhuǎn)移阻抗耦合，輻射耦合又分為場(天線)對天線耦合,、場對電纜耦合和電纜對電纜的耦合,，如圖1所示。
在實際情況中,，傳導(dǎo)耦合和輻射耦合并不是截然不同的,，他們可以互相轉(zhuǎn)換。例如在金屬傳導(dǎo)線中傳導(dǎo)的電流很大時,，輻射也會很嚴重,。
開關(guān)電源的電磁兼容性設(shè)計
根據(jù)電磁騷擾的傳播途徑，開關(guān)電源的電磁兼容性設(shè)計包括：完善電路設(shè)計,、接地設(shè)計,、濾波設(shè)計、屏蔽設(shè)計,。
完善電路設(shè)計
所選擇開關(guān)電源電路拓撲不宜產(chǎn)生過高的電壓和過大的電流,，以避免高電壓電場干擾和大電流磁場干擾,。在滿足要求的情況下，放大器的頻帶應(yīng)盡量窄,，使其不易受干擾,。適當(dāng)增加緩沖電路。
印刷電路板設(shè)計時應(yīng)注意以下幾點：
?、俑?、中、低速邏輯電路同時應(yīng)用時,，高速應(yīng)設(shè)計在電路板的人口處,；
②信號人口加RC去耦濾波,，消除長線傳輸干擾,；
③電路中的電流環(huán)路應(yīng)保持最??；
④信號線和回線應(yīng)盡可能接近,；
?、菔褂幂^大的地平面以減小地線阻抗；
?、揠娫淳€和地線應(yīng)相互接近,；
⑦在多層電路板中,，應(yīng)把電源面和地平面分開,；
⑧圓弧布線,，不突變,；
⑨盡量縮短連線,；
?、饽M電路和數(shù)字電路分開，功率電路和控制電路分開,。
接地設(shè)計
A．接地是開關(guān)電源設(shè)備抑制電磁噪聲的重要方法,。
接地的作用：
①提高系統(tǒng)工作的穩(wěn)定性,，若不與大地相接,，易受地電容的干擾；
②泄放靜電感應(yīng)在機箱上的靜電,，避免高壓放電,；
③操作安全,。
B．不考慮安全接地,，僅從電路參考點的角度考慮，接地可分為懸浮地,、單點接地,、多點接地和混合接地。
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圖2是開關(guān)電源中的參考地與機殼隔離,，可以避免機殼中的干擾電流直接耦合到電源電路中。當(dāng)浮地系統(tǒng)靠近高壓時,，可能堆積靜電荷,，形成危害或引起靜電放電，形成干擾電流,。在雷電環(huán)境下,，在機箱和單元電路間產(chǎn)生電弧。所以開關(guān)電源中不宜采用懸浮地,。
②單點接地
如圖3所示,。單點接地分為單點串聯(lián)接地和并聯(lián)接地。單點串聯(lián)接地的優(yōu)點是比較簡單,，其缺點是各電路會通過接地線,，相互影響。在采用這種接地方式時必須注意把最高電平電路放在最靠近接地點A處,，以使B點和C點的電位升高最小,。相對單點串聯(lián)接地，單點并聯(lián)接地?zé)o公共地阻抗干擾,，但地線數(shù)量多,，在高頻(MHz以上)時效果差。
?、鄱帱c接地
如圖4所示。各接地點就近接地,，其優(yōu)點是：接線簡單,，引線短。高頻阻波現(xiàn)象顯著減少,。其缺點是：接地阻抗隨頻率升高而增大,。
④混合接地
如圖5所示。實際情況比較復(fù)雜,，很難通過一種簡單的接地方式來解決,，而是常常采用單點接地和多點接地組合成混合接地。
濾波設(shè)計
濾波是消除干擾經(jīng)常采用的措施,。在設(shè)計和選用濾波器時應(yīng)注意以下幾個問題：
?、倜鞔_工作頻率和所要抑制的干擾頻率，如兩者非常接近,，則需要應(yīng)用頻率特性非常陡峭的濾波器才能把兩種頻率分開,；
②保證濾波器在高壓情況下能夠可靠地工作,；
?、蹫V波器連續(xù)通過最大額定電流時，其溫度要低,，以保證在該額定電流連續(xù)工作時,，不破壞濾波器中器件的工作性能；
?、転槭构ぷ鲿r的濾波器頻率特性與設(shè)計值相符合,，要求與它連接的信號源阻抗和負載阻抗的數(shù)值等于設(shè)計時的規(guī)定值；
?、轂V波器必須具有屏蔽結(jié)構(gòu),，屏蔽箱蓋和本體要有良好的電接觸，濾波器的電容引線應(yīng)盡量短,，最好選用低引線短電感的穿心電容,； ⑥要有較高的工作可靠性，因為作防護電磁干擾用的濾波器,，故障往往比其他元件的故障更難找,。
安裝濾波器時應(yīng)注意以下幾點
①電源線路濾波器應(yīng)安裝在離設(shè)備電源人口盡量靠近的地方,，不要讓未經(jīng)過濾波器的電源線在設(shè)備框內(nèi)迂回,；
②濾波器中的電容器引線應(yīng)盡可能短,，以免因引線感抗和容抗在低頻率上諧振,；
③濾波器的接地導(dǎo)線上有很大的短路電流通過,，會引起附加的電磁輻射,，故應(yīng)對濾波器元件本身進行良好的屏蔽和接地處理；
?、転V波器的輸入和輸出線不能交叉,，否則會因濾波器的輸入-輸出電容耦合通路引起串?dāng)_,，從而降低濾波特性，通常的辦法是輸入和輸出之間加隔板或頻蔽層,。
屏蔽設(shè)計
屏蔽有兩個目的,，一是限制內(nèi)部輻射的電磁能量泄漏出該內(nèi)部區(qū)域，二是防止外來的輻射干擾進入該內(nèi)部區(qū)域,。電磁屏蔽的作用原理是利用屏蔽體對電磁能流的反射,、吸收和引導(dǎo)作用，而這些作用是與屏蔽結(jié)構(gòu)表面上和屏蔽體內(nèi)感生的電荷,、電流與極化現(xiàn)象密切相關(guān)的,。
屏蔽體的設(shè)計原則
①首先確定電磁環(huán)境,，包括電磁場的類型,、場的強度、頻率及屏蔽體至源的距離等,；
?、诖_定接受機的敏感度以及對屏蔽的要求；
?、鄹鶕?jù)電磁屏蔽的要求及電磁場的性質(zhì),，適當(dāng)選擇材料的導(dǎo)電率、磁導(dǎo)率和厚度,；
?、茉诖_定屏蔽材料后，進行屏蔽結(jié)構(gòu)的設(shè)計,，對于電場屏蔽主要選擇高導(dǎo)率材料（如銅）,；對于磁場屏蔽，特別是低頻磁場屏蔽,，主要選擇鐵或其他高磁導(dǎo)率材料,。若達不到要求，在允許的條件下,，可以采用增大厚度的辦法,；
⑤如果單層屏蔽不能滿足屏蔽要求,，可用雙層以上的屏蔽,，以獲得更好的屏蔽效果；
?、蕻?dāng)屏蔽室需要透明時,，可采用金屬網(wǎng)屏蔽，金屬網(wǎng)屏蔽的效能顯然比不上金屬實壁屏蔽體,，所以一般不采用雙層屏蔽；
⑦對于通風(fēng)孔,、探測器的慷慨屏蔽殼體,、電纜進出口接插件等開口處均按特殊要求進行設(shè)計。
結(jié)語
本文簡要闡述了電磁兼容性設(shè)計對開關(guān)電源的重要作用,。形成電磁干擾必須具備三個基本要素：(1)電磁騷擾源,，(2)耦合途徑，(3)敏感設(shè)備,。為了實現(xiàn)電磁兼容,，必須從這三個基本要素出發(fā)，采取適當(dāng)措施,。本文正是基于這三個基本要素,，介紹了開關(guān)電源的電磁兼容性設(shè)計的幾種基本方法。