文章首先分析了開關(guān)電源電磁干擾問題產(chǎn)生的原因及種類，然后深入分析了EMI濾波器的設計原理，最后用實例驗證了理論的正確性。

　　1　引　言

　　開關(guān)電源的特點是頻率高、效率高、功率密度高和可靠性高。然而由于其開關(guān)器件工作在高頻通斷狀態(tài)，使得電磁干擾（EM I）非常嚴重。

　　防電磁干擾主要有三項措施，即屏蔽、濾波和接地。往往單純采用屏蔽不能提供完整的電磁干擾防護， 唯一的措施就是加濾波器，切斷電磁干擾沿信號線或電源線傳播的路徑，與屏蔽共同構(gòu)成完美的電磁干擾防護。

　　2　開關(guān)電源EM I的產(chǎn)生機理

　　開關(guān)電源產(chǎn)生的干擾，按噪聲干擾源種類來分，可分為尖峰干擾和諧波干擾兩種;若按耦合通路來分，可分為傳導干擾和輻射干擾兩種。現(xiàn)在按噪聲干擾源來分別說明：

　　（1）開關(guān)管。當開關(guān)管流過大的脈沖電流時，一般會形成矩形波，該波形產(chǎn)生的短路電流流經(jīng)的導線及這種脈沖電流流經(jīng)的變壓器和電感產(chǎn)生的電磁場都可形成噪聲源;

　　（2）高頻變壓器。當原來導通的開關(guān)管關(guān)斷時，高頻變壓器產(chǎn)生關(guān)斷電壓尖峰，從而形成傳導干擾;

　　（3）電容、電感器和導線。開關(guān)電源由于工作在較高頻率，會使低頻元器件特性發(fā)生變化，由此產(chǎn)生噪聲;

　　（4）其他原因，例如外部輸入電源的干擾，以及電源本身工作環(huán)境的影響。

　　3　傳導EM I抑制

　　3. 1　傳導EM I簡介

　　當開關(guān)電源的諧波電平在高頻段（頻率范圍30MHz以上）時，表現(xiàn)為輻射干擾，而當開關(guān)電源的諧波電平在低頻段（頻率范圍0. 15～30MHz）表現(xiàn)為傳導干擾。

　　傳導干擾電流按照其流動路徑可以分為兩類：一類是差模干擾電流，另一類是共模干擾電流。

　　開關(guān)電源的差模干擾和共模干擾分布在不同的頻段：

　　在截止頻率范圍內(nèi)大致可分成3 個頻段： 在0. 5MHz（也有人認為在0. 1MHz）以下，主要是以抑制差模干擾為主;在0. 5MHz至1MHz （或0. 1MHz至1MHz）范圍內(nèi)，差模和共模干擾共存;在1MHz至30MHz范圍內(nèi)主要是以抑制共模干擾為主［ 1 ］ 。

　　3. 2　EM I濾波器設計理論

　　3. 2. 1　EM I濾波器的插入損耗

　　插入損耗是濾波器重要的技術(shù)性能參數(shù)之一。設計EM I濾波器時考慮的中心問題是，在保證濾波器滿足有關(guān)標準要求的前提下，實現(xiàn)盡可能高的插入損耗。

　　如圖1和圖2所示，接入濾波器前后輸出電壓之比即為插入損耗IL：

　　3. 2. 2　EM I濾波器阻抗分析

　　EM I濾波器主要用于抑制進出設備的電磁干擾，具有雙向抑制性。

　　由3. 2. 1小節(jié)的分析可知，要使EM I濾波器對EM I信號有最佳的衰減效果，則濾波器阻抗應與電源阻抗失配，失配越厲害，實現(xiàn)的衰減越理想，得到的插入損耗特性就越好。

　　根據(jù)上述的原理，選用EM I濾波器結(jié)構(gòu)應遵循下列原則：

　　（1） EM I濾波器的串聯(lián)電感要接到低阻抗源或低阻抗負載;

　　（2） EM I濾波器的并聯(lián)電容要接到高阻抗源或高阻抗負載。

　　3. 2. 3　EM I濾波器的網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)研究

　　開關(guān)電源EM I濾波器的基本網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)如圖3所示。

　　圖3中差模抑制電容為CX1和CX2，共模電感為L1，共模抑制電容為CY1和CY2。

　　濾波器是由電感和電容組成的低通濾波電路所構(gòu)成。由于干擾信號有差模和共模兩種，因此濾波器要對這兩種干擾都具有衰減作用。其基本原理為：

　　（1）利用電容通高頻隔低頻的特性，將電源正極、電源負極高頻干擾電流導入地線（共模） ，或?qū)㈦娫凑龢O高頻干擾電流導入電源負極（差模） ;

　　（2）利用電感線圈的阻抗特性，將高頻干擾電流反射回干擾源。

　　3. 2. 4　共模電感分析

　　3. 2. 4. 1　共模電感工作原理

　　如圖4所示，共模電感是在同一個磁環(huán)上由繞向相反、匝數(shù)相同的兩個繞組構(gòu)成。通常使用環(huán)形磁芯，具有漏磁小、效率高等特點。當電流在兩個繞組中流過時為一進一出，產(chǎn)生的磁場恰好抵消，使得共模電感對電流不起任何阻礙作用。如果共模噪聲電流通過共模電感，這種共模噪聲電流是同方向的，流經(jīng)兩個繞組時，產(chǎn)生的磁場同相疊加，使得共模電感對干擾電流呈現(xiàn)出較大的感抗，由此起到了抑制共模干擾的作用［ 2 ］ 。