通信开关电源的电磁兼容性问题分析

电磁兼容性是指设备或系统在其电磁环境中能正常工作且不对该环境中的任何事物构成不能承受的电磁干扰的能力。国内外已有大量的电磁兼容性标准，为系统内的设备相互达到电磁兼容性制订了约束条件。其中CISPR16、CISPR22及CISPR24构成了信息技术设备包通信开关电源设备的电磁兼容性测试内容及测试方法要求，是目前通信开关电源电磁兼容性设计的最基本要求。
　　通信开关电源因工作在高电压大电流的开关工作状态下，其引起电磁兼容性问题的原因是相当复杂的。有通信系统的高频信号对开关电源的电磁干扰；同时，开关电源由于本身的电路设计，PCB布线，元器件的性能等也会对通信，或其他电子、电气设备产生干扰。其中，按耦合通路来分，可分为传导干扰和辐射干扰两种；按照干扰信号对于电路作用的形态不同，可将电源系统内的干扰分为共模干扰和差模干扰两种。通常，线路电源线上的任何传导干扰信号，都可表示成共模和差模干扰两种方式。
　　在开关电源中，主功率开关管在高电压、大电流或以高频开关方式工作下，开关电压及开关电流的波形在阻性负载时近似为方波，波信号含有丰富的高次谐波，该高次谐波的频谱可达方波频率的1 000次以上。由于电压差可以产生电场、电流的流动可以产生磁场，以及丰富的谐波电压电流的高频部分在设备内部产生电磁场，从而造成设备内部工作的不稳定，使设备的性能降低。同时，由于电源变压器的漏电感及分布电容，以及主功率开关器件的工作状态并不是理想的，在高频开或关时，常产生高频高压的尖峰谐波振荡，该谐波振荡产生的高次谐波，通过开关管与散热器问的分布电容传入内部电路或通过散热器及变压器向空间辐射。
　　通信开关电源采用了有源功率因数校正，虽然控制复杂，但效果与负载无关，提高了功率因数，使性能更佳。同时，开关电源采用软开关技术来降低电路开关功耗，减少噪声，提高电路的效率及可靠性。但是，软开关无损吸收电路多利用L，C进行能量转移，利用二极管的单向导电性能实现能量的单向转换，因而，该谐振电路中的二极管成为电磁干扰的一大干扰源。
　　通信开关电源中，一般利用储能电感及电容器组成L，C滤波电路，实现对差模及共模干扰信号的滤波，以及交流方波信号转换为平滑的直流信号。由于电感线圈的分布电容，导致了电感线圈的自谐振频率降低，从而使大量的高频干扰信号穿过电感线圈，沿交流电源线或直流输出线向外传播。滤波电容器，随着干扰信号频率的上升，由于引线电感的作用，导致电容量及滤波效果不断下降，直至达到谐振频率以上时，完全失去电容器的作用而变为感性。不正确地使用滤波电容及引线过长，也是产生电磁干扰的一个原因。