滤波电容

交换式电源的电源输入端一盘连接着市电的交流电网输出，为了减低交流成分一般使用大容量的电容及电感，对交流电压进行滤波来提供负载工作电压。其中滤波电容上的电压是不断在变化的。

当电压小于基准电压V2时，交换电源的采样电压变小，电源电路闭合对电容进行充电。

当电压大于基准电压V2时，交换电源的采样电压变大，电源电路闭合对电容进行放电。

纵轴代表电容两端的电压，允许的电压变化范围V1~V2。

t1-t2,t3-t4,t5-t6为充电区间

t2-t3,t4-t5,t6-t7为放电区间

在不断的充电放电的过程中，电容两端的电压也不断的在变化。当交换电源的负载不变化时，电容两端的电压按一定的周期变化，依据傅立叶交换得到的电容两端只产生与充放电频率（1/Δ t)有关的信号及其多次谐波信号。

由于系统工作状态不断的变化，因此交换电源的负载也在不断的变化，这样由其充放电所产生的多次谐波信号会使交流输入端的频谱变的更加复杂，也会对负载端电路的干扰变的更强。

分布及寄生参数引起的交换电源杂讯

交换电源和散热器之间的分布电容，变压器初次级之间的分布电容，沿腹边的漏感都是杂讯源。

共模干扰就是通过变压器初次级之间的分布电容及电源与散热器之间的分布电容传输的。

交换变压器漏感

交换变压器线圈之间存在漏感，是因为线圈之间存在漏磁通而产生的。

交换变压器漏感可以电路中的分布电容及变压器线圈的分布电容构成振荡回路，向外辐射电磁能量，造成电磁干扰。

交换变压器螺旋线圈中的磁场分布与电容的两块极板中的电场分布是极其相似的，螺旋线圈中的磁场分布是基本均匀的，磁场的能量基本上都集中在螺旋线圈中。

变压器漏感大小与铁芯的气隙长度有关，气隙长度越长，有效磁导率越小，线圈漏感越大。

初级线圈漏感量测：将变压器所有次级线圈短路，仪表接在初级线圈的两端。

次级线圈漏感量测：将变压器所有初级线圈短路，仪表接在次级线圈的两端。

整流器

整流器的整流过程是产生电磁干扰最常见的原因，因为交流正弦波通过整流器之后便不再是单一频率的电流。

依据傅立叶转换公式，此电流被分解成一个直流分量和一系列不同频率的谐波之和。

这一系列不同频率的谐波分量，特别是高次谐波会延着输电线路产生传导干扰和辐射干扰使前端电流波形产生畸变，并通过电源线辐射高频电磁干扰。

功率转换电路

功率转换电路是实现变压、变频及完成输出电压调整的部件，是交换稳压电源的核心，主要由交换功率晶体及高频变压器组成。

它产生峰值电压是一种高振幅的窄频脉冲波，其频带谐波较宽。

这种脉冲波产生的主要原因如下：

交换功率晶体的负载是高频变压器或储能电感，在交换晶体导通的瞬间，变压器初级出现很大的电流，将造成瞬态峰值杂讯。这个杂讯轻者造成干扰，重者会击穿晶体。

高频变压器是交换电源回路中的变压器，要作用为隔离与变压，由于其反电动势eL=Ldi/dt会使交换功率晶体的集-射极之间电压上冲。

因为功率晶体从Ton转换至Toff时，由于变压器的漏磁通导致一部分能量无法从一次线圈传输到二次线圈，此时储藏在漏感中的这一部分能量将和集极电路中的电容电阻形成带有峰值的衰减振荡，叠加在断电压上形成断电压峰值，与集极的电流变化率（di/dt)成正比，同时与漏感量成正比。这种电源电压中断会产生与变压器初级接通时一样的磁化冲击瞬变电流而形成传导性电磁干扰。

整流二极体截止时，由于PN结中有较多的载流子累积，因而在载流子消失之前的一段时间中会产生一个反向电流，它恢复到零点的时间越快所形成的高频干扰越强，其频率可能达到约百MHz。

如下图所示：I1是变压器初级线圈电流，I2是变压器次级线圈电流，VDS是交换晶体漏源极间电压，VD是二次侧输出，二级体两端电压输出二级体反向电流引起的f2之干扰。

交换式电源回路电磁干扰降低方式

一、减小干扰源产生的干扰信号

   1.功率因数较正（PFC)技术应用

   2.串联电感原理应用

   3.软******换式电源供应技术应用

功率因数较正（PFC）技术

在交换式电源供应器上，被动式元件在桥式整流的回路后由电感组成，其原因为交换式电源供应回路为了去除电磁干扰在电路中加了电容的EMI滤波电路与桥式整流二极体，在输入电压大于二极体后的储能电容电压时才会导通并提供其中半周的电力，故波形含大量谐波，功率因素也只有0.5~0.75。

当电源供应器功率因素低下时，输入电流不再是正弦波形式而且不再与电压同相位，会降低电力使用效率，更导致电路受到谐波干扰，所以为了解决此一问题，通常会使用电感元件来抑制电流谐波，提升功率因素充分发挥输入电力的经济效益。

功率因素校正（PFC）技术称为被动式电路，是利用电感电容等元件来做功率修正。

目前有主动式功率因数校正电路(Active PFC):

降压型(Buck)

升压型(Boost)

可升压降压型(Buck-Boost)

串联电感原理

输出整流二极体的反向恢复问题可以通过在整流二极体上串联一个饱和电感来抑制，如图所示饱和电感Ls与二极体串联工作。

饱和电感的磁芯是用具有矩形BH曲线的磁性材料制成，这种磁芯做的电感有很高的磁导率，实际使用上在输出整流二极体导通时使饱和电感Ls在饱和状态下，相当于一段导线，当二极体断路反向恢复时，使饱和电感工作在电感特性状态下，使反向恢复电流变化大幅缩小，抑制它对外部的电磁辐射干扰。

软******换式电源供应技术

一般的交换式电源的交换式器件在通路及断路时会产生冲击电流和峰值电压，这是造成电磁干扰且缩短器件寿命的主因。

使作软******换式电源供应技术可以使功率交换晶体在零电压零电流时进行交换转换，使用缓冲电路吸收功率交换晶体或高频变压器初级线圈两端的峰值电压，使其有效的抑制电磁干扰特性。

交换式电源回路电磁干扰降低方式

切断干扰信号的传播途径

共模差模电源电路滤波设计

如图所示下图为一个通用的EMI滤波设计回路

L1为一个共模电感，在一个高u的磁环上有两组绕向相反，匝数相同的线圈，当电流在两个绕组中流过时为一进一出，产生的磁场恰好抵消。

实际使用上共模电感的两个电感绕组由于制程的问题，一定会存在电感差值，这个电感差值刚好可以作为差模电感使用，所以电路中不必再设置独立的差模电感。

CY1与CY2是共模电容，用来滤除共模杂讯的。主要滤波频段较高，因为电容元件对于高频可视为通路，在低频则为隔离作用，因此共模电容可将电源正负极高频干扰电流导入地线，由于共模电容衔接于电源线与地之间，因此要考虑对地漏电流的安规要求问题，所以使用时要考虑耐电压与容值问题，一般为瓷片电容。

CX1与CX2为差模电容是用来滤除差模杂讯的，主要滤波频段较高，因为此电容元件对于交流高频信号有隔离作用，可以让直流信号通过此差模电容可将电源正负极高频交流干扰电流阻隔反射回杂讯源，一般为陶瓷或聚酯薄膜电容。

利用铁氧体材料之磁珠磁环衰减电磁辐射能量，铁氧体材料本身可以有效将部分高频电磁能转化为热能消散，藉此材料特性来转换过量的电磁辐射干扰问题。