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开关电源传导和辐射超标的产生原因及解决对策

2025-10-05162850安规与电磁兼容网

3.3.2 DC/DC整流管、续流管发射源

对于DC/DC整流管、续流管发射源,除了增加吸收,减小二极管两端的峰值电压、在二极管的管脚上套饱和磁环以减小反向恢复电流外,还可以采取以下措施。

1) 在整流管、续流管与散热器的接触点附近对输出地接电容,如下图10所示:


图10

图中C2是二极管VD1和VD2与散热器之间的耦合电容,容量一般在几十PF,C3是增加的电容,C3要远大于C2,DC/DC整流管、续流管上的电压峰值经过C2与C3的分压,幅度大大降低,就可以大大减小向外的辐射。

2) 采用如下图11所示的电路形式。


图11 

在上图的电路形式中,将输出滤波电感放在输出的负端,VD1、VD2的输出直接接在输出滤波电容的正端,这样,整流管、续流管的阴极接固定电平,通过阴极连接的散热面与散热器之间的耦合电容向外流动的共模电流就会大大减小,从而大大减小输出端口的辐射电平。

3.3.3 机箱屏蔽

开关电源的辐射除了上述的辐射源主要通过输入输出端口向外辐射以外,电源的控制电路、驱动、辅助电源、变压器、电感等直接向空间辐射电磁能量,因此需要采用机箱进行屏蔽,机箱屏蔽要考虑机箱的材料、厚度和孔缝对屏蔽效能的影响。

1) 吸收损耗

当电磁波进入金属屏蔽体后会产生感应电流,变为热能而消耗掉,所以电磁波进入金属导体中以指数的方式很快衰减,传输距离很短。

我们将电磁波衰减到原来1/e,即0.37倍时的距离称为集肤深度δ 。
        集肤深度δ与材料的性能和频率有关,可用下面的公式表示:

       公式中,μ是材料的磁导率,σ是材料的电导率。

2) 反射损耗

当电磁波到达两种介质表面时,因阻抗不匹配而发生反射,所引起的电磁波能量损耗称为反射损耗。

辐射骚扰所测试的频率范围是30MHz~1000MHz。如果单纯的只考虑30MHz以上的电磁屏蔽,薄薄一层的导体就可以达到很高的屏蔽效能,但对于频率比较低的电场或磁场,就要考虑屏蔽所使用的材料和厚度了。

3) 孔缝对屏蔽的影响

在实际的应用当中,机箱上总是存在有接线孔、通风孔以及机箱各面之间的连接缝隙,如果机箱的孔缝尺寸不合理,将使屏蔽效能大大降低,一般来说,孔缝的尺寸应小于十分之一到百分之一的波长,才能达到相应的屏蔽效果。如果上限频率按1000MHz来考虑,孔缝的尺寸应小于:3~0.3cm。由于开关电源的电磁辐射频率范围一般在30MHz到500MHz之间,屏蔽的上限频率可以按500MHz来考虑。

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