開關電源也叫交換式電源、開關變換器，是一種高頻化電能轉(zhuǎn)換裝置，是電源供應器的一種。其功能是將一個位準的電壓，透過不同形式的架構轉(zhuǎn)換為用戶端所需求的電壓或電流。開關電源的輸入多半是交流電源（例如市電）或是直流電源，而輸出多半是需要直流電源的設備，例如個人電腦，而開關電源就進行兩者之間電壓及電流的轉(zhuǎn)換。

開關電源不同于線性電源，開關電源利用的切換晶體管多半是在全開模式（飽和區(qū)）及全閉模式（截止區(qū)）之間切換，這兩個模式都有低耗散的特點，切換之間的轉(zhuǎn)換會有較高的耗散，但時間很短，因此比較節(jié)省能源，產(chǎn)生廢熱較少。理想上，開關電源本身是不會消耗電能的。電壓穩(wěn)壓是透過調(diào)整晶體管導通及斷路的時間來達到。相反的，線性電源在產(chǎn)生輸出電壓的過程中，晶體管工作在放大區(qū)，本身也會消耗電能。開關電源的高轉(zhuǎn)換效率是其一大優(yōu)點，而且因為開關電源工作頻率高，可以使用小尺寸、輕重量的變壓器，因此開關電源也會比線性電源的尺寸要小，重量也會比較輕。

開關電源中的電磁干擾分為傳導干擾和輻射干擾兩種。通常傳導干擾比較好分析，可以將電路理論和數(shù)學知識結(jié)合起來，對電磁干擾中各種元器件的特性進行研究;但對輻射干擾而言，由于電路中存在不同的干擾源的綜合作用，又涉及到電磁場理論，分析起來比較困難。

傳導干擾可分為共模（CM）干擾和常模（DM）干擾。由于寄生參數(shù)的存在以及開關電源中開關器件的高頻開通與關斷，開關電源在其輸入端（即交流電網(wǎng)側(cè)）產(chǎn)生較大的共模干擾和常模干擾。

變換器工作在高頻情況時，由于dvldt很高，激發(fā)變壓器繞組間以及開關管與散熱片間的寄生電容，從而產(chǎn)生共模干擾。

根據(jù)共模干擾產(chǎn)生的原理，實際應用時常采用以下幾種抑制方法：

（1）優(yōu)化電路元器件布置，盡量減少寄生、糯合電容。

（2）延緩開關的開通、關斷時間，但這與開關電源高頻化的趨勢不符。

（3）應用緩沖電路，減緩dv/dt的變化率。變換器中的電流在高頻情況下作開關變化，從而在輸人、輸出的濾波電容上產(chǎn)生很高的dv/dt，即在濾波電容的等效電感或阻抗上感應出干擾電壓，這時就會產(chǎn)生常模干擾。故選用高質(zhì)量的濾波電容（等效電感或阻抗很低）可以降低常模干擾。

輻射干擾又可分為近場干擾［測量點與場源距離《λ/6（λ為干擾電磁波波長）］和遠場干擾（測量點與場源距離》λ/6）。由麥克斯韋電磁場理論可知，導體中變化的電流會在其周圍空間產(chǎn)生變化的磁場，而變化的磁場又產(chǎn)生變化的電場。兩者都遵循麥克斯韋方程式。而這一變化電流的幅值和頻率決定了產(chǎn)生電磁場的大小以及其作用范圍。在輻射研究中天線是電磁輻射源，在開關電源電路中，主電路中的元器件、連線都可以認為是天線，可以應用電偶極子和磁偶極子理論來分析。分析時，二極管、開關管、電容等可看成電偶極子;電感線圈可以認為是磁偶極子，再以相關的電磁場理論進行綜合分析就可以了。

需要注意的是，不同支路的電流相位不一定相同，在磁場計算時這一點尤其重要。相位不同，一是因為干擾從干擾源傳播到測量點存在時延作用（也稱遲滯效應）;二是因為元器件本身的特性導致相位不同。如電感中電流相位比其他元器件要滯后。遲滯效應引起的相位滯后是信號頻率作用的結(jié)果，僅在頻率很高時作用才較明顯（如GHz級或更高）;對于功率電子器件而言，頻率相對較低，故遲滯效應作用不是很大。

在開關電源產(chǎn)生的兩類干擾中，傳導干擾由于經(jīng)電網(wǎng)傳播，會對其他電子設備產(chǎn)生嚴重的干擾，往往引起更嚴重的問題。常用的抑制方法有緩沖器法，減少搞合路徑法，減少寄生元件法等。近年來，隨著對電子設備電磁干擾的限制越來越嚴格，又出現(xiàn)了一些新的抑制方法，主要集中在新的控制方法與新的無源緩沖電路的設計等幾個方面。

調(diào)制頻率控制

干擾是根據(jù)開關頻率變化的，干擾的能量集中在這些離散的開關頻率點上，所以很難滿足抑制電磁干擾（EMI）的要求。通過將開關信號的能量調(diào)制分布在一個很寬的頻帶上，產(chǎn)生一系列的分立邊頻帶，則干擾頻譜可以展開，干擾能量被分成小份分布在這些分立頻段上，從而更容易達到EMI標準。調(diào)制頻率控制就是根據(jù)這種原理實現(xiàn)對開關電源電磁干擾的抑制。

最初人們采用隨機頻率控制，其主要思想是在控制電路中加入一個隨機擾動分量，使開關間隔進行不規(guī)則變化。則開關噪聲頻譜由原來離散的尖峰脈沖噪聲變成連續(xù)分布噪聲，其峰值大大下降。具體辦法是，由脈沖發(fā)生器產(chǎn)生兩種不同占空比的脈沖，再與電壓放大器產(chǎn)生的誤差信號進行采樣選擇產(chǎn)生最終的控制信號。

但是，隨機頻率控制在開通時基本上采用PWM控制的方法，在關斷時才采用隨機頻率，因而其調(diào)制干擾能量不便控制，抑制干擾的效果不是很理想。而最新出現(xiàn)的調(diào)制頻率控制很好地解決了這些問題，其原理是，將主開關頻率進行調(diào)制，在主頻帶周圍產(chǎn)生一系列的邊頻帶，從而將噪聲能量分布在很寬的頻帶上，降低了干擾。這種控制方法的關鍵是對頻率進行調(diào)制，使開關能量分布在邊頻帶的范圍，且幅值受調(diào)制系數(shù)β的影響（調(diào)制系數(shù)β=△f/fm，△f為相鄰邊頻帶間隔，fm為調(diào)制頻率），一般β越大調(diào)制效果越好。

無源緩沖電路設計

開關變換器中的電磁干擾是在開關管開關時刻產(chǎn)生的。以整流二極管為例，在開通時，其導通電源不僅引起大量的開通損耗，還產(chǎn)生很大的dvl巾，導致電磁干擾;而在關斷時，其兩端的電壓快速升高，有很大的dvl巾，從而產(chǎn)生電磁干擾。緩沖電路不僅可以抑制開通時的dvldt、限制關斷時的dvl白，還具有電路簡單、成本較低的特點，因而得到廣泛應用。但是傳統(tǒng)的緩沖電路中往往采用有源輔助開關，電路復雜不易控制，并有可能導致更高的電壓或電流應力，降低了可靠性。因此許多新的無源緩沖器應運而生。
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