低頻開關(guān)電源中有電磁干擾嗎?怎么來的?

在電子設(shè)備廣泛應用的今天，開關(guān)電源作為一種高效的電能轉(zhuǎn)換裝置，被大量應用于各類電子產(chǎn)品中。其中，低頻開關(guān)電源在一些特定的應用場景中發(fā)揮著重要作用。然而，一個不容忽視的問題是，低頻開關(guān)電源是否存在電磁干擾?如果存在，這些電磁干擾又是如何產(chǎn)生的呢?深入探究這些問題，對于優(yōu)化低頻開關(guān)電源的性能、保障電子設(shè)備的穩(wěn)定運行具有重要意義。

電磁干擾的存在性及產(chǎn)生原因

開關(guān)管的快速切換

低頻開關(guān)電源中，電磁干擾的主要來源之一是開關(guān)管的快速切換過程。當開關(guān)管導通時，電流迅速上升，在電路中產(chǎn)生變化的磁場;當開關(guān)管關(guān)斷時，電流迅速下降，同樣會產(chǎn)生變化的磁場。根據(jù)電磁感應定律，變化的磁場會在周圍空間產(chǎn)生感應電場，進而形成電磁干擾。這種由于開關(guān)管快速切換產(chǎn)生的電磁干擾，其頻率成分較為復雜，不僅包含開關(guān)頻率及其諧波，還可能包含一些由于電路寄生參數(shù)引起的高頻振蕩成分。

變壓器的磁芯損耗

變壓器是低頻開關(guān)電源中的關(guān)鍵部件，其磁芯在交變磁場的作用下會產(chǎn)生磁滯損耗和渦流損耗。磁滯損耗是由于磁芯材料在反復磁化過程中，磁疇的翻轉(zhuǎn)和排列需要消耗能量而產(chǎn)生的;渦流損耗則是由于交變磁場在磁芯中產(chǎn)生感應電動勢，進而形成閉合的渦流，渦流在磁芯電阻上產(chǎn)生熱量而造成的能量損耗。這些損耗會導致磁芯發(fā)熱，同時也會產(chǎn)生電磁干擾。特別是在低頻開關(guān)電源中，由于工作頻率相對較低，變壓器的磁芯尺寸相對較大，磁芯損耗產(chǎn)生的電磁干擾問題更為突出。

寄生參數(shù)的影響

在低頻開關(guān)電源的電路中，存在著各種寄生參數(shù)，如寄生電容和寄生電感。寄生電容主要存在于開關(guān)管、變壓器、整流二極管等元件之間以及元件與地之間;寄生電感則存在于導線、變壓器繞組等部位。這些寄生參數(shù)在開關(guān)電源工作時，會與電路中的其他元件相互作用，產(chǎn)生諧振現(xiàn)象。當發(fā)生諧振時，電路中的電壓和電流會出現(xiàn)大幅波動，從而產(chǎn)生強烈的電磁干擾。例如，開關(guān)管的寄生電容與變壓器的漏感之間可能會發(fā)生諧振，產(chǎn)生高頻振蕩，這種振蕩會通過電路的傳導和空間的輻射，對周圍的電子設(shè)備產(chǎn)生干擾。

電磁干擾的傳播途徑

傳導干擾

傳導干擾是指電磁干擾通過電源線、信號線等導體傳播到其他設(shè)備。在低頻開關(guān)電源中，開關(guān)管的快速切換產(chǎn)生的高頻電流會通過電源線傳導到電網(wǎng)中，對電網(wǎng)中的其他設(shè)備造成干擾。同時，開關(guān)電源輸出的直流電壓中也可能包含高頻紋波，這些紋波會通過輸出線傳導到負載設(shè)備，影響負載設(shè)備的正常工作。此外，電路中的寄生電容和寄生電感也會導致電磁干擾在電路內(nèi)部的傳導，使得干擾信號在不同的電路模塊之間傳播。

輻射干擾

輻射干擾是指電磁干擾以電磁波的形式向周圍空間輻射。低頻開關(guān)電源中的變壓器、開關(guān)管等元件在工作時，會產(chǎn)生變化的電場和磁場，這些變化的電磁場會向外輻射電磁波。特別是在開關(guān)管快速切換的瞬間，會產(chǎn)生強烈的電磁輻射。此外，電路中的布線不合理、屏蔽措施不完善等因素也會加劇輻射干擾的產(chǎn)生。輻射干擾會對周圍的電子設(shè)備產(chǎn)生影響，如導致通信設(shè)備的信號失真、電子儀器的測量誤差增大等。

電磁干擾的影響及應對措施

電磁干擾對電子設(shè)備的影響是多方面的。它可能導致設(shè)備的性能下降，如降低信號的傳輸質(zhì)量、增加誤碼率等;也可能引發(fā)設(shè)備的故障，如導致設(shè)備死機、重啟等。為了減少電磁干擾的影響，需要采取一系列的應對措施。在電路設(shè)計方面，可以優(yōu)化電路布局，合理安排元件的位置，減少寄生參數(shù)的影響;采用屏蔽技術(shù)，對變壓器、開關(guān)管等易產(chǎn)生電磁干擾的元件進行屏蔽，減少輻射干擾的傳播;增加濾波電路，對電源輸入和輸出進行濾波，減少傳導干擾。在制造工藝方面，要嚴格控制電路板的制作精度，確保布線的合理性和可靠性;采用高質(zhì)量的元件，減少元件本身產(chǎn)生的電磁干擾。

低頻開關(guān)電源中確實存在電磁干擾，其產(chǎn)生原因主要包括開關(guān)管的快速切換、變壓器的磁芯損耗以及寄生參數(shù)的影響。這些電磁干擾通過傳導和輻射兩種途徑傳播，對電子設(shè)備的正常運行產(chǎn)生不利影響。為了降低電磁干擾，需要從電路設(shè)計、制造工藝等多個方面入手，采取有效的措施加以抑制。隨著電子技術(shù)的不斷發(fā)展，對低頻開關(guān)電源電磁干擾的研究和解決將不斷深入，為電子設(shè)備的穩(wěn)定運行提供更可靠的保障。