電磁兼容性是指設(shè)備或系統(tǒng)在其電磁環(huán)境中能正常工作且不對該環(huán)境中的任何設(shè)備構(gòu)成不能承受的電磁干擾的能力。

要徹底消除設(shè)備的電磁干擾是不可能的，只能通過系統(tǒng)地制定設(shè)備與設(shè)備之間的相互允許產(chǎn)生的電磁干擾的大小及抵抗電磁干擾的能力的標準，才能使電氣設(shè)備及系統(tǒng)間達到電磁兼容的要求。國內(nèi)外大量的電磁兼容性標準為系統(tǒng)內(nèi)的設(shè)備相互達到電磁兼容性制定了約束條件。

國際無線電干擾特別委員會（CISP）是國際電工委員會（IEC)下屬的一個電磁兼容標準化組織，其中第六分會（SCC）主要負責(zé)制定關(guān)于干擾測量接收機及測量方法的標準。《無線電干擾和抗干擾度測量設(shè)備規(guī)范》（CISPR16）對電磁兼容性測量接收機、輔助設(shè)備的性能以及校準方法給出了詳細的要求：《無線電干擾濾波器及抑制元件的抑制特性測量》（CISPR17)制定了濾披器的測量方法：《信息技術(shù)設(shè)備無線電干擾限值和測量方法》（CISPR22）規(guī)定了信息技術(shù)設(shè)備在0.15～1000MHz頻率范圍內(nèi)產(chǎn)生的電磁干擾限值；《信息技術(shù)設(shè)備抗擾度限值和測量方法》（CISPR24）規(guī)定了信息技術(shù)設(shè)備對外部干擾信號的時域及頻域的抗干擾性能要求。其中CISPR16、CISPR22及CISPR24構(gòu)成了信息技術(shù)設(shè)備包括通信開關(guān)電源設(shè)備的電磁兼容性測試內(nèi)容及測試方法要求，是目前通信開關(guān)電源電磁兼容性設(shè)計的最基本要求。

IEC公布有大量的基礎(chǔ)性電磁兼容性標準，其中最有代表性的是IEC61000系列標準。美國聯(lián)邦委員會制定的FCC15，德國電氣工程師協(xié)會制定的OCE0871、2AL、OCE0871、2A2,OCE0878，都對通信設(shè)備的電磁兼容性提出了要求。我國國標采用了相應(yīng)的國際標準。如GB/T17626.1～GB/T17626.12系列標準等同采用了IEC61000系列標準：GB9254-1998《信息技術(shù)設(shè)備的無線電干擾限值及測量方法》等同采用CISPR22;GB/T17618-1998《信息技術(shù)設(shè)備抗擾度限值和測量方法》等同采用CISPR24。

開關(guān)電源的電磁兼容性

1.電磁兼容性

在很多場合，開關(guān)電源，特別是通信開關(guān)電源要有很強的抗電磁干擾能力，如對浪涌、電網(wǎng)電壓波動的適應(yīng)能力，對靜電干擾、電場、磁場及電磁波等的抗干擾能力，保證自身能夠正常工作以及對設(shè)備供電的穩(wěn)定性。一方面，因開關(guān)電源內(nèi)部的功率開關(guān)管、整流或續(xù)流二極管及主功率變壓器是在高頻開關(guān)的方式下工作，其電壓、電流波形多為方波。在高壓大電流的方波切換過程中，將產(chǎn)生嚴重的諧波電壓及電流。這些諧波電壓及電流一方面通過電源輸入線或開關(guān)電源的輸出線傳出，對與電源在同一電網(wǎng)上供電的其他設(shè)備及電網(wǎng)產(chǎn)生干擾，使設(shè)備不能正常工作。另一方面，嚴重的諧波電壓和電流在開關(guān)電源內(nèi)部產(chǎn)生電磁干擾，從而造成開關(guān)電源內(nèi)部工作的不穩(wěn)定，使電源的性能降低。還有部分電磁場通過開關(guān)電源機殼的縫隙向周圍空間輻射，與通過電源線、直流輸出線產(chǎn)生的輻射電磁場一起通過空間傳播的方式，對其他高頻設(shè)備及對電磁場比較敏感的設(shè)備造成干擾，引起其他設(shè)備工作異常。因此對開關(guān)電源要限制由負載線、電源線產(chǎn)生的傳導(dǎo)干擾及有輻射傳播的電磁場干擾，使處在同一電磁環(huán)境中的設(shè)備能夠正常工作，互不干擾。

2.電磁兼容的要素

電磁兼容的三個要素為：干擾源、傳播途徑及受干擾體。

開關(guān)電源因工作在開關(guān)狀態(tài)下，其引起的電磁兼容性問題是相當復(fù)雜的。從整機的電磁兼容性講，主要有共阻抗藕合、線間藕合、電場藕合、磁場禍合和電磁波藕合幾種。

(1）共阻抗藕合主要是干擾源與受干擾體在電氣上存在共同阻抗，通過該阻抗使干擾信號進入受干擾對象。

(2）線間稿合主要是產(chǎn)生干擾電壓及干擾電流的導(dǎo)線或PCB線，因并行布錢而產(chǎn)生的相互糯合。

(3）電場藕合主要是由于電位差的存在，產(chǎn)生的感應(yīng)電場對受干擾體產(chǎn)生的精合。

(4）磁場禍合主要是大電流的脈沖電源線附近產(chǎn)生的低頻磁場對干擾對象產(chǎn)生的耦合。

(5）電磁波糯合主要是由于脈動的電壓或電流產(chǎn)生的高頻電磁波，通過空間向外輻射，對相應(yīng)的受干擾體產(chǎn)生的耦合。

實際上每一種耦合方式是不能嚴格區(qū)分的，僅是側(cè)重點不同而己。在開關(guān)電源中，主功率開關(guān)管在很高的電壓下以高頻開關(guān)方式工作，開關(guān)電壓及開關(guān)電流均為方波，該方波所含的高次諧波的頻譜可達方波頻率的1000次以上。同時，由于電源變壓器的漏電感及分布電容，以及主功率開關(guān)器件的工作狀態(tài)并非理想，在高頻開或關(guān)時，常常產(chǎn)生高頻、高壓的尖峰諧波振蕩，該諧波振蕩產(chǎn)生的高次諧波通過開關(guān)管與散熱器間的分布電容傳入內(nèi)部電路或通過散熱器及變壓器向空間輻射。用于整流及續(xù)流的開關(guān)二極管也是產(chǎn)生高頻干擾的一個重要原因。因整流及續(xù)流二極管工作在高頻開關(guān)狀態(tài)，由于二極管的引線寄生電感、結(jié)電容的存在以及反向恢復(fù)電流的影響，使之工作在很高的電壓及電流變化率下，而產(chǎn)生高頻振蕩，因整流及續(xù)流二極管一般離電源輸出線較近，其產(chǎn)生的高頻干擾最容易通過直流輸出錢傳出。

開關(guān)電源為了提高功率因數(shù)，均采用了有源功率因數(shù)校正電路。同時，為了提高電路的效率及可靠性，減小功率器件的電應(yīng)力，大量采用了軟開關(guān)技術(shù)。其中零電壓、零電流或零電壓零電流開關(guān)技術(shù)應(yīng)用最為廣泛。軟開關(guān)技術(shù)極大地降低了開關(guān)器件所產(chǎn)生的電磁干擾。但是，軟開關(guān)無損吸收電路多利用L、C進行能量轉(zhuǎn)移，利用二極管的單向?qū)щ娦阅軐崿F(xiàn)能量的單向轉(zhuǎn)換，因而該諧振電路中的二極管成為電磁干擾的一大干擾源。

開關(guān)電源中一般利用儲能電感及電容器組成L、C濾波電路，實現(xiàn)對差模及共模干擾信號的濾波，以及將交流方波信號轉(zhuǎn)換為平滑的直流信號。由于電感繞組分布電容，導(dǎo)致了電感繞組的自諧振頻率降低，從而使大量的高頻干擾信號穿過電感繞組，沿交流電源線或直流輸出線向外傳播。隨著干擾信號頻率的上升，濾波電容器由于引線電感的作用導(dǎo)致電容量及濾波效果不斷下降，直至達到諧振頻率以上時，完全失去電容器的作用而變?yōu)楦行浴２徽_地使用濾波電容及引線過長，也是產(chǎn)生電磁干擾的一個原因。開關(guān)電源PCB布線不合理、結(jié)構(gòu)設(shè)計不合理、電源線輸入濾波不合理、輸入/輸出電源線布線不合理、檢測電路的設(shè)計不合理，這些均會導(dǎo)致系統(tǒng)工作的不穩(wěn)定或降低對靜電放電、快速瞬變脈沖串、雷擊、浪涌及傳導(dǎo)干擾、輻射干擾及輻射電磁場等的抗擾性能力。在進行電源電磁兼容性的研究時，一般是運用CISPR16及IEC61000中規(guī)定的電磁場檢測儀器及各種干擾信號模擬器、附助設(shè)備，在標準測試場地或?qū)嶒炇覂?nèi)部，通過詳盡的測試分析，結(jié)合對電路性能的理解來進行。

3.提高開美電源的電磁兼容性

從電磁兼容性的三要素講，要提高開關(guān)電源的電磁兼容性，需從以下三個方面進行：

(1）減小干擾源產(chǎn)生的干擾信號。

(2）切斷干擾信號的傳播途徑。

(3）增強受干擾體的抗干擾能力。

對開關(guān)電源產(chǎn)生的對外干擾，如電源線諧波電流、電源線傳導(dǎo)干擾、電磁場輻射干擾等，只能用減小干擾源的方法來解決。一方面，可以增強輸入／輸出濾波電路的設(shè)計，改善有源功率因數(shù)校正（APFC)電路的性能，減少開關(guān)管及整流、續(xù)流二極管的電壓和電流的變化率，采用各種軟開關(guān)電路拓撲及控制方式等：另一方面，加強機殼的屏蔽效果，改善機殼的縫隙泄漏，并進行良好的接地處理。

對外部的抗干擾能力，如浪涌、雷擊應(yīng)優(yōu)化交流輸入及直流輸出端口的防雷能力。對雷擊可采用氧化辭壓敏電阻與氣體放電管等的組合方法來解決。對于靜電放電，采用TVS管及相應(yīng)的接地保護，加大小信號電路與機殼等的電距離，或選用具有抗靜電干擾的器件來解決。減小開關(guān)電源的內(nèi)部干擾，應(yīng)從以下幾個方面入手：注意數(shù)字電路與模擬電路PCB布線的正確區(qū)分、數(shù)字電路與模擬電路電源的正確去輯：注意數(shù)字電路與模擬電路單點接地，大電流電路與小電流特別是電流電壓取樣電路的單點接地，以減小共阻干擾，減小地環(huán)的影響：布線時注意相鄰線間的間距及信號性質(zhì)，避免產(chǎn)生串擾：減小地線阻抗：減小高壓大電流線路特別是變壓器初級與開關(guān)管、電源濾波電容電路所包圍的面積：減小輸出整流電路及續(xù)流二極管電路與直流濾波電路所包圍的面積：減小變壓器的漏電感、濾波電感的分布電容：采用諧振頻率高的濾波電容器等。

在傳播途徑方面，適當?shù)卦黾痈呖垢蓴_能力的TVS及高頻電容、鐵氧體磁珠等元器件，以提高小信號電路的抗干擾能力：與機亮距離較近的小信號電路，應(yīng)加適當?shù)慕^緣耐壓處理等：功率器件的散熱器、主變壓器的電磁屏蔽層要適當接地：各控制單元間的大面積接地用接地板屏蔽：在整流器的機架上，要考慮各整流器間電磁藕合、整機地線布置等，以改善開關(guān)電源內(nèi)部工作的穩(wěn)定性。

審核編輯黃昊宇