反激式开关电源的电路设计 EMI滤波电路的设计

反激式开关电源的电路设计 EMI滤波电路的设计 

电磁兼容：电磁兼容（Electro Magnetic Compatibility），简称EMC。所谓电磁兼容是指系统设备在共同的电磁环境中能一起执行各自功能的共存状态。它包含两层意思，即工作中产生的电磁辐射要限制在一定水平内，另外本身要有一定的抗干扰能力，且必须具有三个基本要素：干扰源、耦合通路和敏感体。这便是设备研制中所必须解决的电磁兼容问题。而电磁兼容性是指设备或者系统在其电磁环境中能正常工作，且不对该环境中任何事物构成不能承受的电磁干扰的能力[36]。

在开关电源中，开关电源首先将工频交流电整流为直流电，然后经过开关管的控制变为高频，最后经过整流滤波电路输出，得到稳定的直流电压，因此，自身含有大量的谐波干扰。

在开关电源的电源输入端，电源线上产生的干扰有共模干扰和差模干扰两种。共模干扰存在于电源任何一端对大地或电线对大地之间。共模干扰也叫做纵模干扰、不对称干扰或基地干扰。这是载流导体对打击之间的干扰。差模干扰存在于电源相线与中线以及相线与相线之间，差模干扰也称常模干扰、横模干扰或者对称干扰。共模干扰的产生是由于辐射或者串扰到电路中去的，而差模干扰是源于同一条电源电路，通常这两种干扰是同时存在于电路中的，不同的干扰应该采取不同的抑制方法[37]。

滤波是一种抑制传导干扰的方法，在电源输入端接上滤波器，可以抑制电网产生的噪声对电源本身的侵害。电源滤波器作为抑制电源线传导干扰的中药部分，在电磁兼容设计中具有重大的意义。

在电源进线端通常采用如图3.7所示电路。该电路对共模和差模纹波干扰均有较好抑制作。



 

图3.7中各元器件的作用：

（1）L，C1，C2组成共模滤波电路。

L是共模电感，电感量通常选为2mH～33mH左右。

C1，C2为旁路电容，又称Y电容。电容量过大会导致设备绝缘性能不达标，取值通常选为2200pF左右。

（2）C3，C4组成差模滤波电路。

C3，C4为跨接电容，又称X电容。常用陶瓷电容或聚脂薄膜电容。取值通常选0.22μF～0.47μF。

本设计的滤波电路就采用上述的EMI滤波电路。如图3.8所示：



 

在电源输入端首先加入负温度系数的热敏电阻NTC，当开关电源启动时，伴随滤波电容的初期充电会发生过冲电流。这种电流可以达到正常电流的十倍以上，造成二极管、开关管、保险丝等发生故障。为了抑制过冲电流，在输入端的滤波电容处加上NTC热敏电阻，因其具有负的电阻温度特性，伴随着温度的升高，阻值能够逐渐减小。因此，在电源启动初期，它变为大电阻，可以抑制过冲电流；之后随着电流的流过，自身发热，从而降低自己的电阻值，达到降低功耗的作用[38]。

图3.8中CY1、CY2与LX2用于滤除共模干扰信号，CY1与CY2取值为2200pF，LX2取值为35mH。
CX1用来滤除差模干扰信号，取值为470nF。
电源经过EMI滤波电路之后达到桥式整流电路，再经过C1、C2两个电容值较大的电容的滤波作用，可以得到较为平滑的单向导通的电压。能够满足后级的较为平稳的电压输入要求，并且能够提升电压平均值。