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本 科 生 毕 业 论 文（设 计）
题 目： 开关电源电磁干扰及抑制
学习中心：
层 次： 专科起点本科
专 业： 电气工程及其自动化
年 级： 年 季
学 号：
学 生：
指导教师：
完成日期： 2021年 月 日
电磁干扰对开关电源的效率和安全性及使用的影响日益成为人们关注的热点。开关电源对干扰的抑制在保证电子系统正常稳定运行方面具有极其重要意义。本文分析了开关电源中电磁干扰产生的原因和传播的路径。通过减小干扰源产生的干扰和切断干扰传播路径的方法,提出了抑制干扰的有效措施,并重点介绍了变压器的设计方法和制作方法。按照本文介绍的方法制作了一台反激式开关电源,实验结果表明,通过采用EMI滤波,合理改进变压器的设计和制作工艺等措施可以大大减小开关电源产生的电磁干扰。
关键词：开关电源；电磁干扰；仰制
目 录
1.1 课题的背景及意义
电源是各种电子设备不可或缺的组成部分，其性能的优劣直接关系到电子设备的技术指标及能否安全可靠地工作。早年的线性稳压电源因其优良的稳压性能、非常小的输出纹波电压等优点而获得了广泛的应用。但是其必须使用笨重的工频变压器与电网进行隔离，并且调整管功率损耗大，致使电源体积和重量大，效率低下。开关电源采用更高开关频率的功率管替代工频变压器，并且采用软开关、功率因数补偿等技术使得其体积小，重量轻，效率更高，在中、小功率的市场已经代替了线性稳压电源的地位。但是，干扰问题却随之而来。
由于开关电源工作在高频开关状态，内部会产生很高的电流、电压变化率（即高dv/dt和di/dt），导致开关电源产生较强的电磁干扰(EMI，Electro Magnetic Interference)。EMI信号既具有很宽的频率范围，又有一定的幅度，它不仅对电网造成污染，直接影响到其他用电设备的正常工作，而且作为辐射干扰闯入空间，对空间也造成电磁污染。因此，抑制开关电源本身的电磁噪声，同时提高其对EMI的抗扰性，以保证电子设备能够长期安全可靠地工作，是开发和设计开关电源的一个重要课题。
1.2 开关电源的基本工作原理
开关电源将市电直接整流滤波成为直流高压，然后通过逆变器转换成低压的高频交流电压，再经过二次整流和滤波变成所需要的直流低电压。
开关稳压电源电路如图1.1所示。市电电网电压交流滤波后经一次整流器( 桥堆 RB1) 桥式整流、C5 滤波后得到300V 脉动直流电压。在控制电路驱动下，开关管 Q1(其工作在高频开关状态) 以一定的时间间隔重复地饱和导通和截止，在 Q1 导通时， 输入电源 ui 通过 Q1、高频开关变压器 T1 和二次整流滤波电路由 D1、C6 组成) 供电给负载RL，当 S 断开时，输入电源 ui 便中断了能量的供。可见，输入电源向负载提供能量是断续的，为使负载能得到连续的能量提供，开关稳压电源必须要有一套储能装置，在开关接通时将一部分能量储存起来，在开关断开时，向负载释放。图1.1中，高频开关变压器 T1 就是储能元件，它就具有这种功能。开关电源的输出电压 Uo 与开关管控制脉冲的占空比有关，占空比表达式可用下列公式表示。
（1.1）
式中为开关管 Q1的导通时间； T为 Q1 的工作周期。在开关电源中，随着负载及输入电源电压ui的变化，输出电压也在改变，通过调整便能使输出电压 Uo保持基本不变，以实现稳压。
图1.1 开关电源原理图
开关电源主要是通过整流器与电力网相联接的，经典的整流器由二极管或晶闸管组成，是一个非线性电路，在电网中会产生大量的电流谐波和无功功率而污染电网，影响电网和发电系统的工作效率，干扰通信系统，成为电力公害。传统的开关电源存在一个致命的弱点，即功率因数较低，一般为0.45~0.75，而且其无功分量基本上为高次谐波，其中三次谐波的幅度约为基波幅度的95%，五次谐波的幅度约为基波的 70%。开关电源已成为电网最主要的谐波源之一。
1.3 谐波的危害及治理方法
有关谐波的数学分析在18世纪和19世纪已经奠定了良好的基础。傅里叶等人提出的谐波分析方法至今仍被广泛应用。谐波是一个数学或物理学概念，是指周期函数或周期性的波形中能用常数、与原函数的最小正周期相同的正弦函数和余弦函数的线性组合表达的部分。电力系统的谐波问题早在20世纪20年代和30年代就引起了人们的注意。当时在德国，由于使用静止汞弧变流器而造成了电压、电流波形的畸变。1945年J.C.Read发表的有关变流器谐波的论文是早期有关谐波研究的经典论文。
1.3.1 谐波产生的原因
在理想的干净供电系统中，电流和电压都是正弦波的。在只含线性元件(如：电阻)的简单电路里，流过的电流与施加的电压成正比，流过的电流是正弦波。 用傅立叶分析原理，能够把非正弦曲线信号分解成基本部分和它的倍数。在电力系统中，谐波产生的根本原因是由于非线性负载所致。当电流流经负载时，与所加
