抑制开关电源电磁干扰的电路设计

摘要

随着微电子技术的迅速发展，设备的小型化和数字化成为技术的发展主流，导致开关电源的应用日趋广泛。但开关电源固有的高频辐射及传导的电磁干扰(EMI)发射对开关电源效率及使用的影响已成为人们关注的热点。

本文根据电力电子线路电磁干扰的特点，研究了高频开关电源中电磁干扰的产生机理、抑制方法。通过这些分析设计了开关电源的主电路来降低EMI。首先设计了EMI滤波器，抑制了输入整流电路的谐波干扰；其次选择了感容滤波的单相桥式不可控整流电路进行整流；最后系统以MOSFET作为功率开关器件，构成了移相全桥零电压开关PWM变换器，其中采用了变压器进行隔离，运用了软开关技术以及选择了合适的二极管。

【关键词】开关电源，EMI，移相全桥零电压开关PWM变换器，软开关

Abstract

The rapid development of ...

[keywords]: switch power supply，EMI, a phase-shifted full bridge zero voltage switching PWM converter，soft switching

目录

摘要 III

Abstract IV

第一章  绪论 - 1 -

1.1 开关电源 - 1 -

1.1.1 开关电源的工作原理 - 1 -

1.1.2 开关电源的分类 - 2 -

1.1.3 开关电源技术的发展动向 - 2 -

1.2 电磁干扰（EMI）和电磁兼容（EMC） - 3 -

1.2.1 概念 - 3 -

1.2.2 EMI的危害和EMC的必要性 - 3 -

1.2.3 开关电源电磁兼容（EMC）发展的现状 - 4 -

第二章 产生开关电源电磁干扰（EMI）的分析 - 6 -

2.1 输入整流电路的谐波干扰 - 6 -

2.2 开关电路产生的干扰 - 7 -

2.3 高频变压器产生的共模传导干扰 - 7 -

2.4 副边二极管反向浪涌电流干扰 - 8 -

2.5 分布及寄生参数引起的开关电源噪声 - 9 -

第三章  抑制开关电源电磁干扰措施的选择 - 10 -

3.1 软开关技术 - 10 -

3.2 隔离 - 11 -

3.3 滤波 - 12 -

3.4 屏蔽 - 15 -

3.5 合理的结构布局和布线 - 16 -

第四章  输入整流滤波电路的设计 - 18 -

4.1 EMI滤波器的设计 - 18 -

4.1.1 EMI 滤波器的设计理论 - 18 -

4.1.2 EMI滤波器阻抗分析 - 19 -

4.1.3 开关电源EMI电路的基本构成 - 20 -

4.1.4 主要器件的选择 - 20 -

4.2 输入整流滤波电路设计 - 21 -

4.2.1 电路的基本构成 - 21 -

4.2.2 参数的计算 - 21 -

第五章  DC-DC变换器设计 - 24 -

5.1 高频开关逆变电路的选择 - 24 -

5.1.1 软开关PWM逆变器的特点： - 24 -

5.1.2 软开关逆变电路的选择 - 24 -

5.1.3 拓扑结构的选择 - 24 -

5.2 电力电子器件的选择 - 25 -

5.3 高频变压器的设计 - 26 -

5.3.1 在设计、选择变压器时，应遵守下列原则： - 26 -

5.3.2 磁心材料的选择 - 26 -

5.3.3 高频变压器的计算 - 27 -

5.4 ZVS全桥变换器电路设计 - 28 -

5.4.1 ZVS全桥变换器的工作原理 - 28 -

5.4.2 辅助谐振电路参数的设计 - 31 -

5.5 输出滤波电路的设计 - 31 -

第六章  开关电源其他部分的电磁兼容设计 - 33 -

6.1 PCB设计 - 33 -

6.2 接触器、继电器等其它开关器件电磁兼容设计 - 34 -

6.3 开关电源箱体结构的电磁兼容设计 - 34 -

总结和展望 - 36 -

参考文献 - 37 -

致谢 - 38 -