作者email: shujun.wang@mt.com
摘 要： 系统地分析了topswitchⅱ系列开关电源产生噪声的主要原因及产生噪声的回路和部件，给出了相应的抗干扰措施，从而提高了开关电源的电磁兼容性。
关键词： 开关电源 噪声 电磁兼容性
topswitchⅱ开关电源具有单片集成化、外围电路简单、效率高的优点，在大多数的电子设备中得到了广泛的应用。然而，开关电源自身产生的各种噪声却形成了一个很强的电磁干扰源。这些干扰随着开关频率的提高、输出功率的增大而明显地增强，对电子设备的正常运行构成了潜在的威胁；同时，一些国家对此也有严格的指标，不能满足者将被拒之门外。本文以美国pi公司topswitchⅱ系列为例，介绍开关电源的电磁干扰及其抑制。
1 开关电源产生噪声的原因
开关电源工作在高频、高压、大电流开关状态，并以开和关的时间比来控制输出电压的高低。topswitchⅱ系列器件工作频率为100khz，电源线路内的dv/dt很大，产生的各种噪声通过电源线以共模或差模方式向外传导，同时还向周围空间辐射噪声。图1给出了一种典型topswitchⅱ系列的开关电源电路图，下面以此为例分析其产生噪声的主要原因。
1.1电源一次侧回路的噪声
在一次整流回路中，整流二极管d1～d4只有在脉动电压超过c2的充电电压的瞬间，电流才从电源输入侧流入。所以，一次整流回路产生高次畸变波，如图1，形成噪声，这是影响传导辐射的一个重要指标。此外， 电源在工作时，topswitchⅱ处于高频率通断状态，在由脉冲变压器初级线圈l1、topswitchⅱ和滤波器c2构成的高频电流环路中，如果布局、布线不合适，造成环路面积过大，可能会产生较大的空间辐射噪声。如图2（a），为初级电流ipri的波形，其基波为开关频率，谐波即为干扰波形。
1.2 电源二次侧回路的噪声
电源在工作时，整流二极管d7也处于高频通断状态，由脉冲变压器次级线圈l2、整流二极管d7和滤波电容c6构成了高频开关电流环路，如果布局、布线不合适，造成环路面积过大，可能向空间辐射噪声。同时，硅二极管在正向导通时ｐｎ结内的电荷被积累，二极管加反向电压时积累的电荷将消失并产生反向电流。由于二次整流回路中d7在开关转换时频率很高，即由导通转变为截止的时间很短，在短时间内要让存储电荷消失就产生反电流的浪涌。由于直流输出线路中的分布电容、分布电感的存在，使因浪涌引起的干扰成为高频衰减振荡。如图2(c)所示，vd波形具有电压变化率高、上升沿和下降沿陡峭的特点。其峰值电压由变压器和输出整流管的分布电容所决定。振铃干扰波形的频率变化是20-30mhz。
1.3脉冲变压器的噪声
脉冲变压器是开关电源中进行能量储存与传输的重要部件，其性能的优劣，不仅对电源效率有较大的影响，而且直接关系到电源电磁兼容性（emc） 。对emc而言，要求脉冲变压器漏感小、绕组本身的分布电容及各绕组之间的耦合电容要小。
2.开关电源的电磁兼容性设计
抑制开关电源的噪声可采取三方面的技术：一是滤波；二是变压器的绕制；三是屏蔽。
2.1 滤波
针对开关电源主要通过电源线向外传输噪声的特点，采用滤波技术抑制干扰，可分为：交流侧滤波、
直流侧滤波及其他一些辅助措施。
(1)交流侧滤波：开关电源的交流电源线输入端插入共模和差模滤波器，防止开关电源的共模和差模噪声传递到电源线中，影响电网中其它用电设备，同时也抑制来自电网的噪声。交流侧滤波器如图3a、b、c、d所示，其中l为共模扼流圈，图a、b中的电容器c能滤除串模干扰。图c、d抑制电磁干扰的效果更佳，图c中的l、c1和c2用来滤除共模干扰，c3和c4用来滤除串模干扰，r为泄放电阻，可将c3上积累的电荷泄放掉，避免因电荷积累而影响滤波特性；断电后还能使电源的进线端l、n不带电，保证用户的安全。
(2)直流侧滤波：在开关电源的直流输出侧插入如图3所示的电源滤波器，它由共模扼流圈l1、扼流圈l2和电容c1、c2组成。为了防止磁芯在较大的磁场强度下饱和而使扼流圈失去作用，扼流圈的磁芯必须采用高频特性好且饱和磁场强度大的恒μ磁芯。
(3)其他：c3为安全电容，能滤除初、次级绕组耦合电容引起的干扰。c8和r7并联在d7两端，能防止d7在高频开关状态下产生自激振荡（振铃现象）；此外，在二次侧整流滤波器上串联磁珠也有一定效果。topswitchⅱ由导通变成截止时，在开关电源的一次绕组上就会产生尖峰电压，这是由于脉冲变压器漏感造成的，通常用瞬态电压抑制器（tvs）d6和超快恢复二极管（srd）d5组成的电路进行钳位，也有用r、c电路的，但效果要稍差一些。
2.2 减小脉冲变压器的漏感及分布电容
对于一
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