在現(xiàn)代電子設(shè)備中，AC-DC轉(zhuǎn)換器作為將交流電轉(zhuǎn)換為直流電的關(guān)鍵組件，其性能直接影響著整個(gè)系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性。然而，由于AC-DC轉(zhuǎn)換器內(nèi)部的高頻開(kāi)關(guān)動(dòng)作，不可避免地會(huì)產(chǎn)生電磁干擾(EMI)，對(duì)周?chē)娮釉O(shè)備造成不良影響。本文詳細(xì)探討了AC-DC轉(zhuǎn)換器電磁干擾的產(chǎn)生原因，并系統(tǒng)介紹了多種有效的抑制技術(shù)，包括濾波技術(shù)、屏蔽技術(shù)、接地技術(shù)、優(yōu)化電路布局與布線、選擇低噪聲元件以及采用軟開(kāi)關(guān)技術(shù)等。通過(guò)合理應(yīng)用這些技術(shù)，可以顯著降低AC-DC轉(zhuǎn)換器的電磁干擾水平，提高其電磁兼容性，確保電子設(shè)備的正常運(yùn)行。

一、引言

AC-DC轉(zhuǎn)換器，作為電子設(shè)備中不可或缺的一部分，承擔(dān)著將交流電轉(zhuǎn)換為直流電的重要任務(wù)。然而，隨著電子技術(shù)的飛速發(fā)展，電子設(shè)備的工作頻率不斷提高，AC-DC轉(zhuǎn)換器在轉(zhuǎn)換過(guò)程中產(chǎn)生的高頻開(kāi)關(guān)動(dòng)作不可避免地會(huì)引發(fā)電磁干擾(EMI)。這種干擾不僅會(huì)影響AC-DC轉(zhuǎn)換器自身的性能，還可能對(duì)周?chē)钠渌娮釉O(shè)備造成不良影響，甚至危及整個(gè)系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性。因此，研究AC-DC轉(zhuǎn)換器的電磁干擾抑制技術(shù)具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

二、AC-DC轉(zhuǎn)換器電磁干擾的產(chǎn)生原因

(一)內(nèi)部因素

開(kāi)關(guān)管的快速開(kāi)關(guān)動(dòng)作：AC-DC轉(zhuǎn)換器中的開(kāi)關(guān)管在快速開(kāi)關(guān)過(guò)程中，會(huì)產(chǎn)生很高的電壓和電流變化率(dv/dt和di/dt)，從而產(chǎn)生強(qiáng)烈的電磁干擾。

二極管的反向恢復(fù)：在開(kāi)關(guān)電源中使用的二極管，在由導(dǎo)通狀態(tài)到阻斷狀態(tài)的過(guò)程中，存在一個(gè)反向恢復(fù)時(shí)間，期間會(huì)產(chǎn)生反向電壓尖峰和反向恢復(fù)電流，這些快速變化的電流和電壓也是電磁干擾的重要來(lái)源。

磁性元件的電磁輻射：輸入濾波電感、功率變壓器、隔離變壓器、輸出濾波電感等磁性元件，在工作過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生電磁場(chǎng)輻射，特別是在負(fù)載突切時(shí)，會(huì)形成電壓尖峰，引起電磁干擾。

控制電路中的高頻脈沖信號(hào)：控制電路中周期性的高頻脈沖信號(hào)，如振蕩器產(chǎn)生的高頻脈沖信號(hào)，會(huì)產(chǎn)生高頻高次諧波，對(duì)周?chē)娐樊a(chǎn)生電磁干擾。

(二)外部因素

電網(wǎng)中的諧波干擾：電網(wǎng)中存在的諧波電流和電壓會(huì)對(duì)AC-DC轉(zhuǎn)換器產(chǎn)生干擾。

雷電、太陽(yáng)噪聲等自然因素：雷電、太陽(yáng)噪聲等高能量的電磁干擾，嚴(yán)重時(shí)可能會(huì)損壞設(shè)備。

周?chē)哳l發(fā)射設(shè)備：周?chē)母哳l發(fā)射設(shè)備，如無(wú)線電發(fā)射機(jī)、微波設(shè)備等，會(huì)產(chǎn)生電磁輻射，對(duì)AC-DC轉(zhuǎn)換器造成干擾。

三、AC-DC轉(zhuǎn)換器電磁干擾的抑制技術(shù)

(一)濾波技術(shù)

濾波技術(shù)是抑制AC-DC轉(zhuǎn)換器電磁干擾的重要手段之一。通過(guò)在電源線、信號(hào)線或電纜上添加濾波器，可以減小高頻噪聲和電磁輻射。常用的濾波器包括電源線濾波器和射頻(RF)濾波器。

電源線濾波器：電源線濾波器通常由電容器、電感器和電阻器等元件組成，能夠有效地抑制電源線上的傳導(dǎo)干擾。在設(shè)計(jì)電源線濾波器時(shí)，需要根據(jù)AC-DC轉(zhuǎn)換器的工作頻率和干擾特性，選擇合適的濾波器參數(shù)，以達(dá)到最佳的濾波效果。

射頻濾波器：射頻濾波器主要用于抑制高頻段的電磁干擾，如無(wú)線電頻率干擾等。它可以通過(guò)選擇合適的濾波器類型和參數(shù)，將特定頻率范圍內(nèi)的干擾信號(hào)濾除，從而保證AC-DC轉(zhuǎn)換器的正常工作。

(二)屏蔽技術(shù)

屏蔽技術(shù)是通過(guò)將設(shè)備或電線包在屏蔽材料中，來(lái)減少電磁干擾的方法。屏蔽材料通常是金屬或金屬合金，如銅、鐵、鎳、鋁等。

靜電屏蔽：采用金屬材料制成屏蔽體，并接地，以消除兩個(gè)電路之間由于分布電容耦合產(chǎn)生的電磁干擾。

電磁屏蔽：采用低電阻的金屬材料制成屏蔽體，利用屏蔽金屬對(duì)電磁場(chǎng)產(chǎn)生吸收和反射，以達(dá)到屏蔽的目的，防止高頻電磁場(chǎng)的干擾。

磁屏蔽：采用高導(dǎo)磁、高飽和的磁性材料制成屏蔽體，吸收或損耗電磁場(chǎng)，以達(dá)到屏蔽低頻磁場(chǎng)干擾的目的。

在實(shí)際應(yīng)用中，可以根據(jù)AC-DC轉(zhuǎn)換器的具體情況，選擇合適的屏蔽方式和屏蔽材料，以提高其電磁兼容性。

(三)接地技術(shù)

接地技術(shù)是將設(shè)備或裝置本身產(chǎn)生的干擾電流經(jīng)接地線流入大地的方法，常用于對(duì)傳導(dǎo)干擾的抑制。

PCB接地：在PCB設(shè)計(jì)中，應(yīng)使接地面積盡可能大，以減少發(fā)射、串?dāng)_和噪聲。將每個(gè)元器件連接到接地點(diǎn)或接地層，充分利用接地層的中和效果。

系統(tǒng)接地：通過(guò)連接所有金屬外殼、屏蔽和地線，以降低電磁干擾的影響。系統(tǒng)接地可以有效地將設(shè)備內(nèi)部的干擾電流引入大地，從而減少對(duì)周?chē)O(shè)備的干擾。

(四)優(yōu)化電路布局與布線

合理的電路布局和布線可以有效地減少電磁干擾的產(chǎn)生和傳播。

減少線路交叉和過(guò)長(zhǎng)線路：在設(shè)計(jì)PCB時(shí)，應(yīng)盡量減少線路之間的交叉和過(guò)長(zhǎng)線路，以降低線路之間的耦合電容和分布互感，從而減少電磁干擾的串?dāng)_和輻射。

縮短高頻信號(hào)線的長(zhǎng)度：高頻信號(hào)線是電磁干擾的主要傳播途徑之一，縮短高頻信號(hào)線的長(zhǎng)度可以有效地減少其輻射和串?dāng)_。

采用分層布線：采用多層PCB設(shè)計(jì)，將高頻信號(hào)線、電源線和地線分別布置在不同的層上，可以有效地減少它們之間的干擾。

(五)選擇低噪聲元件

選擇低噪聲元件是降低AC-DC轉(zhuǎn)換器電磁干擾的重要措施之一。

低噪聲開(kāi)關(guān)管：選擇具有低噪聲特性的開(kāi)關(guān)管，可以減少開(kāi)關(guān)過(guò)程中的電磁干擾。

低噪聲二極管：采用反向恢復(fù)時(shí)間短、反向恢復(fù)電流小的低噪聲二極管，可以降低二極管反向恢復(fù)時(shí)產(chǎn)生的電磁干擾。

低噪聲磁性元件：選擇具有低損耗、低漏感的磁性元件，可以減少磁性元件在工作過(guò)程中產(chǎn)生的電磁輻射。

(六)采用軟開(kāi)關(guān)技術(shù)

軟開(kāi)關(guān)技術(shù)是一種通過(guò)在開(kāi)關(guān)過(guò)程中引入諧振電路，使開(kāi)關(guān)管在零電壓或零電流條件下開(kāi)通和關(guān)斷的技術(shù)。采用軟開(kāi)關(guān)技術(shù)可以有效地降低開(kāi)關(guān)過(guò)程中的電壓和電流變化率(dv/dt和di/dt)，從而減少電磁干擾的產(chǎn)生。

零電壓開(kāi)關(guān)(ZVS)：在開(kāi)關(guān)管開(kāi)通前，使其兩端的電壓降為零，然后在零電壓條件下開(kāi)通開(kāi)關(guān)管，可以減少開(kāi)通過(guò)程中的電壓尖峰和電磁干擾。

零電流開(kāi)關(guān)(ZCS)：在開(kāi)關(guān)管關(guān)斷前，使其流過(guò)的電流降為零，然后在零電流條件下關(guān)斷開(kāi)關(guān)管，可以減少關(guān)斷過(guò)程中的電流尖峰和電磁干擾。

四、案例分析

以某款A(yù)C-DC轉(zhuǎn)換器為例，該轉(zhuǎn)換器在未采取任何電磁干擾抑制措施時(shí)，其電磁干擾水平超過(guò)了相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的要求。為了降低其電磁干擾水平，采用了以下綜合抑制技術(shù)：

添加電源線濾波器：在AC-DC轉(zhuǎn)換器的輸入端添加了一款合適的電源線濾波器，有效地抑制了電源線上的傳導(dǎo)干擾。

采用屏蔽技術(shù)：對(duì)AC-DC轉(zhuǎn)換器的外殼進(jìn)行了金屬屏蔽處理，并確保屏蔽體良好接地，有效地減少了電磁輻射干擾。

優(yōu)化電路布局與布線：對(duì)PCB進(jìn)行了重新設(shè)計(jì)，減少了線路之間的交叉和過(guò)長(zhǎng)線路，縮短了高頻信號(hào)線的長(zhǎng)度，并采用了分層布線方式，降低了電磁干擾的串?dāng)_和輻射。

選擇低噪聲元件：選用了低噪聲的開(kāi)關(guān)管、二極管和磁性元件，降低了開(kāi)關(guān)過(guò)程中的電磁干擾。

采用軟開(kāi)關(guān)技術(shù)：在AC-DC轉(zhuǎn)換器的控制電路中引入了軟開(kāi)關(guān)技術(shù)，使開(kāi)關(guān)管在零電壓或零電流條件下開(kāi)通和關(guān)斷，進(jìn)一步減少了電磁干擾的產(chǎn)生。

經(jīng)過(guò)上述綜合抑制技術(shù)的應(yīng)用，該AC-DC轉(zhuǎn)換器的電磁干擾水平顯著降低，滿足了相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的要求，提高了其電磁兼容性。

結(jié)論

AC-DC轉(zhuǎn)換器的電磁干擾抑制技術(shù)是確保電子設(shè)備正常運(yùn)行的重要保障。通過(guò)深入研究AC-DC轉(zhuǎn)換器電磁干擾的產(chǎn)生原因，并采取有效的抑制技術(shù)，如濾波技術(shù)、屏蔽技術(shù)、接地技術(shù)、優(yōu)化電路布局與布線、選擇低噪聲元件以及采用軟開(kāi)關(guān)技術(shù)等，可以顯著降低AC-DC轉(zhuǎn)換器的電磁干擾水平，提高其電磁兼容性。在實(shí)際應(yīng)用中，應(yīng)根據(jù)AC-DC轉(zhuǎn)換器的具體情況，選擇合適的抑制技術(shù)和方法，以達(dá)到最佳的抑制效果。未來(lái)，隨著電子技術(shù)的不斷發(fā)展，AC-DC轉(zhuǎn)換器的電磁干擾抑制技術(shù)也將不斷創(chuàng)新和完善，為電子設(shè)備的穩(wěn)定運(yùn)行提供更加可靠的保障。