引言

隨著電器和電子設備或系統的數量及種類不斷增加，使得電磁環境日益復雜。在復雜的電磁環境中，各種設備或系統能否正常工作，成為一個急待解決的問題，作為各種設備或系統的重要部分 開關電源，既是騷擾源，同時又是被干擾者。

大功率開關電源往往是騷擾源。各種開關電源在工作時，往往要產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備或系統的正常工作，這就是電磁騷擾。電磁騷擾有可能使開關電源的工作性能下降，甚至使開關電源的使用壽命縮短，或根本無法正常工作。可見，電磁兼容性設計的目的是使開關電源在預期的電磁環境中實現電磁兼容，其要求是使開關電源滿足有關EMC標準的規定并具有如下兩方面的能力：一是能在預期的電磁環境中正常工作，不出現性能下降或故障；二是對電磁環境無污染。

關于電磁兼容的幾個重要概念

電磁環境

電磁環境（Electromagnetic Environment）是指設備或系統在正常工作時，可能遇到的輻射或傳導電磁發射電平在不同頻率范圍內功率和時間的分布。電磁環境有時也可以采用場強表示。設電磁環境中有N個電磁騷擾源，頻率f1點，在敏感設備或系統所在位置上，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，在敏感設備或系統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、設備或系統性能下降，或者對生命或無生命物產生損害作用的電磁現象。電磁騷擾是客觀存在的一種物理現象，其產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。人為騷擾以其發生源可知并且可控為特點。例如：高頻及微波設備、高壓設備、火花設備、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備、傳輸通道或系統的有用電磁信號，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、設備或系統在所處的電磁環境中正常工作，并不對其環境產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．設備或系統應具有抵抗給定電磁騷擾的能力。即它應不會受到處于同一電磁環境中的其他設備或系統發射的電磁騷擾而產生不允許的工作性能下降。

b．設備或系統不產生超過規定限度的電磁騷擾。

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：傳導方式和輻射方式。從接收器的角度看，耦合可分為兩類：傳導耦合和輻射耦合。傳導耦合又分為直接傳導耦合、公共阻抗耦合和轉移阻抗耦合，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，傳導耦合和輻射耦合并不是截然不同的，他們可以互相轉換。例如在金屬傳導線中傳導的電流很大時，輻射也會很嚴重。

開關電源的電磁兼容性設計

根據電磁騷擾的傳播途徑，開關電源的電磁兼容性設計包括：完善電路設計、接地設計、濾波設計、屏蔽設計。

完善電路設計

所選擇開關電源電路拓撲不宜產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，放大器的頻帶應盡量窄，使其不易受干擾。適當增加緩沖電路。

印刷電路板設計時應注意以下幾點：

①高、中、低速邏輯電路同時應用時，高速應設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電路中的電流環路應保持最小；
④信號線和回線應盡可能接近；
⑤使用較大的地平面以減小地線阻抗；
⑥電源線和地線應相互接近；
⑦在多層電路板中，應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；
⑩模擬電路和數字電路分開，功率電路和控制電路分開。

接地設計

A．接地是開關電源設備抑制電磁噪聲的重要方法。

接地的作用：

①提高系統工作的穩定性，若不與大地相接，易受地電容的干擾；
②泄放靜電感應在機箱上的靜電，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。

①懸浮地

圖2是開關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。當浮地系統靠近高壓時，可能堆積靜電荷，形成危害或引起靜電放電，形成干擾電流。在雷電環境下，在機箱和單元電路間產生電弧。所以開關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接地和并聯接地。單點串聯接地的優點是比較簡單，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。相對單點串聯接地，單點并聯接地無公共地阻抗干擾，但地線數量多，在高頻(MHz以上)時效果差。

③多點接地

如圖4所示。各接地點就近接地，其優點是：接線簡單，引線短。高頻阻波現象顯著減少。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。

濾波設計

濾波是消除干擾經常采用的措施。在設計和選用濾波器時應注意以下幾個問題：

①明確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；

③濾波器連續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工作時，不破壞濾波器中器件的工作性能；