開關(guān)電源產(chǎn)生電磁干擾的原因有哪些

開關(guān)電源產(chǎn)生電磁干擾（EMI）的原因主要與其工作方式有關(guān)。開關(guān)電源通過高頻開關(guān)來(lái)控制能量的轉(zhuǎn)換和傳輸，這種快速切換會(huì)在電源內(nèi)部和周圍空間產(chǎn)生電磁場(chǎng)，從而引起電磁干擾。以下是一些詳細(xì)的原因：

1. 高頻開關(guān)電流和電壓：開關(guān)電源中的開關(guān)元件（如晶體管、MOSFET等）以高頻（通常在幾十千赫茲到幾百千赫茲）進(jìn)行開關(guān)操作。這些快速切換會(huì)產(chǎn)生陡峭的電流和電壓波形，其包含豐富的高頻諧波分量。這些諧波可以通過電源線路、電源外殼以及連接線纜輻射出去，對(duì)周圍的電子設(shè)備造成干擾。

2. 寄生參數(shù)：所有電子元件都有一定的寄生電感、電容和電阻。在高頻開關(guān)過程中，這些寄生參數(shù)會(huì)與開關(guān)元件相互作用，形成振蕩電路，產(chǎn)生高頻振蕩。這些振蕩信號(hào)同樣會(huì)通過輻射或傳導(dǎo)的方式對(duì)外產(chǎn)生干擾。

3. 二極管反向恢復(fù)：在開關(guān)電源中，二極管常用于整流和續(xù)流。當(dāng)二極管從導(dǎo)通狀態(tài)變?yōu)榻刂範(fàn)顟B(tài)時(shí)，會(huì)有一段時(shí)間的反向恢復(fù)過程，這個(gè)過程中二極管內(nèi)部的電荷需要重新分布，可能會(huì)產(chǎn)生較大的瞬時(shí)電流，進(jìn)而產(chǎn)生電磁干擾。

4. 開關(guān)節(jié)點(diǎn)的電壓跳變：開關(guān)電源中的開關(guān)節(jié)點(diǎn)在開關(guān)過程中會(huì)經(jīng)歷快速的電壓變化。這些電壓跳變點(diǎn)可以看作是電磁干擾的發(fā)射源，它們通過電源內(nèi)部的布線、PCB走線等向外界輻射電磁波。

5. 電源布局和布線：不合理的電源布局和布線會(huì)增加電磁干擾的風(fēng)險(xiǎn)。例如，高功率的開關(guān)節(jié)點(diǎn)與敏感的信號(hào)線過于靠近，或者沒有采取適當(dāng)?shù)钠帘未胧紩?huì)導(dǎo)致電磁干擾的產(chǎn)生和傳播。

開關(guān)電源在EMI（電磁干擾）控制方面主要采用濾波技術(shù)、屏蔽技術(shù)、密封技術(shù)和接地技術(shù)。EMI干擾可以分為傳導(dǎo)干擾和輻射干擾兩種類型，其中開關(guān)電源主要面臨的是傳導(dǎo)干擾，其頻率范圍相當(dāng)廣泛，大約從10kHz到30MHz。

為了有效抑制這種傳導(dǎo)干擾，對(duì)策通常針對(duì)三個(gè)不同的頻段：10kHz至150kHz、150kHz至10MHz以及10MHz以上的頻段進(jìn)行解決。在10kHz至150kHz的范圍內(nèi)，常態(tài)干擾占主導(dǎo)地位，一般可以通過使用通用的LC濾波器來(lái)處理。

而在150kHz至10MHz的范圍內(nèi)，共模干擾更為常見，這時(shí)通常需要采用共模抑制濾波器來(lái)進(jìn)行應(yīng)對(duì)。對(duì)于10MHz以上的高頻段，改進(jìn)濾波器的設(shè)計(jì)和實(shí)施電磁屏蔽措施是常見的解決策略。通過這些綜合性的措施，可以顯著降低開關(guān)電源產(chǎn)生的EMI，確保其符合相關(guān)的電磁兼容性標(biāo)準(zhǔn)。

為了減少開關(guān)電源產(chǎn)生的電磁干擾，通常需要采取一系列的抑制措施，包括使用濾波器（如電感、電容、壓敏電阻等）、優(yōu)化PCB布局和布線、采用屏蔽和接地技術(shù)、以及符合EMC標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)計(jì)和測(cè)試等。通過這些方法，可以有效降低開關(guān)電源對(duì)環(huán)境和其他電子設(shè)備的電磁干擾影響。