高頻開關電源本身存在的電磁攪擾（EMI）問題如果處理欠好，不只簡單對電網構成污染，直接影響其他用電設備的正常作業，并且傳入空間也易構成電磁污染，由此發生了高頻開關電源的電磁兼容（EMC）問題。
文章關鍵對鐵路信號電源屏運用的1200W（24V/50A）高頻開關電源模塊所存在的電磁攪擾超支問題進行剖析，并提出改進措施。高頻開關電源發生的電磁攪擾可分為傳導攪擾和輻射攪擾兩大類。傳導攪擾通過溝通電源傳達，頻率低于30MHz；輻射攪擾通過空間傳達，頻率在30～1000MHz。
1高頻開關電源的電路結構
高頻開關電源的主拓撲電路原理，如圖1所示。
2高頻開關電源電磁攪擾源的剖析
在圖1a電路中的整流器、功率管Q1，在圖1b電路中的功率管Q2～Q5、高頻變壓器T1、輸出整流二極管D1～D2都是高頻開關電源作業時發生電磁攪擾的首要攪擾源，具體剖析如下。
（1）整流器整流過程發生的高次諧波會沿著電源線發生傳導攪擾和輻射攪擾。
（2）開關功率管作業在高頻導通和截止的狀況，為了下降開關損耗，前進電源功率密度和整體效率，開關管的翻開和關斷的速度越來越快，一般在幾微秒，開關管以這樣的速度翻開和關斷，構成了浪涌電壓和浪涌電流，會發生高頻高壓的尖峰諧波，對空間和溝通輸入線構成電磁攪擾。
（3）高頻變壓器T1進行功率轉換的一起，發生了交變的電磁場，向空間輻射電磁波，構成了輻射攪擾。變壓器的分布電感和電容發生振動，并通過變壓器初次級之間的分布電容耦合到溝通輸入回路，構成傳導攪擾。
（4）在輸出電壓比較低的情況下，輸出整流二極管工作在高頻開關狀態，也是一種電磁攪擾源。
因為二極管的引線寄生電感、結電容的存在以及反向恢復電流的影響，使之工作在很高的電壓和電流變化率下，二極管反向恢復的時間越長，則尖峰電流的影響也越大，攪擾信號就越強，由此發生高頻衰減振動，這是一種差模傳導攪擾。
一切發生的這些電磁信號，通過電源線、信號線、接地線等金屬導線傳輸到外部電源形成傳導攪擾。通過導線和器材輻射或通過充當天線的互連線輻射的攪擾信號形成輻射攪擾。
3針對高頻開關電源電磁攪擾的電磁兼容規劃
（1）開關電源進口加電源濾波器，按捺開關電源所發生的高次諧波。
（2）輸入輸出電源線上加鐵氧體磁環，一方面按捺電源線內的高頻共模，另一方面減小通過電源線輻射的攪擾能量。
（3）電源線盡可能接近地線，以減小差模輻射的環路面積；把輸入溝通電源線和輸出直流電源線分開走線，減小輸入輸出間的電磁耦合；信號線遠離電源線，接近地線走線，并且走線不要過長，以減小回路的環面積；PCB板上的線條寬度不能驟變，角落采用圓弧過渡，盡量不采用直角或尖角。
（4）對芯片和MOS開關管裝置去耦電容，其方位盡可能地接近并聯在器材的電源和接地管腳。
（5）因為接地導線存在Ldi/dt，PCB板和機殼間接地采用銅柱銜接，對不適合用銅柱銜接的采用較粗的導線，并就近接地。
（6）在開關管以及輸出整流二極管兩頭加RC吸收電路，吸收浪涌電壓。
4高頻開關電源電磁攪擾測驗曲線
在3m法電波暗室對試驗樣機進行測驗，其L、N線的傳導攪擾檢測曲線如圖2、3所示，輻射攪擾的垂直極化掃描曲線如圖4、5所示。
依據鐵路客運專線規范規定，傳導攪擾限值和輻射攪擾限值如表1、2所示。
本開關電源 通過了傳導攪擾的測驗，測驗波形如圖2、3所示。輻射攪擾高頻段230～1000MHz也測驗合格，如圖5所示。只是在30～200MHz頻段范圍內的垂直極化指標超支， 超支20dB，如圖4所示。
由測驗成果能夠看出，通過電磁兼容規劃在傳導攪擾按捺方面取得了杰出作用，在高頻段輻射攪擾的規劃也達到了預期作用，下面還需對在30～200MHz頻段范圍內的輻射攪擾進行改進規劃。
由圖4能夠看出，本開關電源存在輻射攪擾超支的現象，為了按捺電磁攪擾而使用鐵氧體元件，價格便宜，作用顯著。
鐵氧體元件等效電路是電感L和電阻R組成的串聯電路，L和R都是頻率的函數。低頻時，R很小，L起主要作用，電磁攪擾被反射而受到按捺；高頻時，R增大，電磁攪擾被吸收并轉換成熱能，使高頻攪擾大大衰減。不同的鐵氧體按捺元件，有不同的 按捺頻率范圍。總歸，選擇和裝置鐵氧體元件可參照如下幾條：
（1）鐵氧體的體積越大，按捺作用越好；
（2）在體積一守時，長而細的形狀比短而粗的按捺作用好；
（3）內徑越小按捺作用也越好；
（4）橫截面越大，越不易飽和；
（5）磁導率越高，按捺的頻率就越低；
（6）鐵氧體按捺元件應當裝置在接近攪擾源的地方；
（7）在輸入、輸出導線上裝置時，應盡量接近屏蔽殼的進、出口處。
依據上面對高頻開關電源攪擾源和鐵氧體元件的剖析，決定在接近攪擾源的地方套磁珠與磁環。
圖1a中電容C1的接地端套鐵氧體磁珠（φ3.5×φ1.3×3.5），圖1b中整流二極管D1和D2使用肖特基二極管，其陽極套鐵氧體磁珠（φ3.5×φ1.3×3.5），直流輸出線纜用鐵氧體磁環（φ13.5×φ7.5×7）繞兩圈且接近出口處。通過處理后從頭測驗，其掃描曲線如圖6所示。
由此可見，大部分頻段的輻射攪擾已被按捺到規范要求以下，但在頻率81、138、165kHz附近處依然超支。
依據對開關電源電磁攪擾源的剖析可知，在圖1b電路中高頻變壓器T1也是一個攪擾源。為了阻止高頻變壓器發生的攪擾信號以輻射方式發射，把變壓器的外殼用屏蔽材料銅箔環繞一圈構成一回路加以屏蔽，以切斷變壓器通過空間耦合形成的輻射攪擾傳達途徑。
并且為了減少因變壓器側注冊時電流瞬間驟變發生的di／dt攪擾，在變壓器T1的 側串進1個電感，以減小器材的注冊損耗，下降輻射攪擾信號。通過整改后，輻射攪擾大大下降，再次對本電源輻射攪擾進行測驗，徹底達到了規范要求，其測驗成果如圖7所示。
5隨著高頻開關電源等電子產品電磁兼容重要性的凸現，咱們應該在產品規劃初期階段，一起進行電磁兼容規劃，此刻結構和電路方案尚未定型，可選用的方法較多。
如果比及出產階段再去解決，不光給技術和工藝上帶來很大難度，并且會形成人力、財力和時間的極大糟蹋。所以，要走出規劃修改法的誤區，正確運用系統規劃法。
與EMI相關的因素多且復雜，僅做到上述的幾點措施是遠遠不夠的，還有接地技術、PCB布局走線等都很重要。電磁兼容的規劃任重而道遠，咱們要不斷進行研究探索，使我國的電子產品電磁兼容水平與世界同步。
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