开关电源骚扰抑制问题

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1、2007-11-10QIANZHENYU1 开关电源的骚扰抑制问题开关电源的骚扰抑制问题 钱振宇钱振宇 2007-11-10QIANZHENYU2 1. 产品认证与开关电源的电磁兼容性测试 尽管开关电源没有作为一个大类产品出现在我国的强制性 产品认证目录中，但在目录的信息技术类设备提到的 产品认证与开关电源的电磁兼容性测试 尽管开关电源没有作为一个大类产品出现在我国的强制性 产品认证目录中，但在目录的信息技术类设备提到的12种 产品中，将计算机的内置电源和电源适配器与微型计算 机、便携式计算机、与计算机连用的显示设备、与计算机 连用的打印设备、多用途打印复印机、扫描仪、充电器、 电脑游戏机、学

2、习机、复印机、服务器、金融及贸易结算 电子设备等一起列为强制认证的产品。 此外，在需要强制性认证的音视频设备、音视频设备 种 产品中，将计算机的内置电源和电源适配器与微型计算 机、便携式计算机、与计算机连用的显示设备、与计算机 连用的打印设备、多用途打印复印机、扫描仪、充电器、 电脑游戏机、学习机、复印机、服务器、金融及贸易结算 电子设备等一起列为强制认证的产品。 此外，在需要强制性认证的音视频设备、音视频设备-卫星 电视广播接收机、电信终端设备中，虽没有把开关电源列 为一种独立产品，但是在这些产品的认证实施细则中却把 开关电源作为一种对电磁兼容性能有影响的主要零部件出 现在认证产品的零部件清

3、单中。 卫星 电视广播接收机、电信终端设备中，虽没有把开关电源列 为一种独立产品，但是在这些产品的认证实施细则中却把 开关电源作为一种对电磁兼容性能有影响的主要零部件出 现在认证产品的零部件清单中。 2007-11-10QIANZHENYU3 事实上，还有更多的电子设备，尽管在认证的实施细则中 没有直接提到开关电源的问题，但是在它的认证中（这里 指的是广义 事实上，还有更多的电子设备，尽管在认证的实施细则中 没有直接提到开关电源的问题，但是在它的认证中（这里 指的是广义 “认证认证”，尽管有一些产品不需要，尽管有一些产品不需要3C认证，但有认证，但有 “入网入网”认证要求）都无一例外提到了要做

4、电磁兼容性试 验。由于开关电源作为这些设备中与电网连接的关键部 件，所以这些试验都和开关电源的电磁兼容性有关。因 此，无论开关电源是不是作为一个独立产品参加强制产品 认证，但作为电子设备与电网连接的一个首当其冲的部 件，只要这个产品需要参加认证，那么开关电源都必须经 受电磁兼容性试验。 认证要求）都无一例外提到了要做电磁兼容性试 验。由于开关电源作为这些设备中与电网连接的关键部 件，所以这些试验都和开关电源的电磁兼容性有关。因 此，无论开关电源是不是作为一个独立产品参加强制产品 认证，但作为电子设备与电网连接的一个首当其冲的部 件，只要这个产品需要参加认证，那么开关电源都必须经 受电磁兼容性试

5、验。 2007-11-10QIANZHENYU4 2. 开关电源的电磁兼容性试验 根据 开关电源的电磁兼容性试验 根据“电磁兼容电磁兼容”的基本定义：的基本定义：“设备或系统在其电磁环境中 能正常工作，且不对该环境中的任何事物构成不能承受的 电磁骚扰的能力 设备或系统在其电磁环境中 能正常工作，且不对该环境中的任何事物构成不能承受的 电磁骚扰的能力”。可以看出设备的电磁兼容性包含两层意 思：设备要有一定的抗干扰能力，使其在电磁环境中能够 正常工作；同时，设备在工作中自身所产生的电磁骚扰应 该抑制在一定水平下，不能对同处于一个电磁环境中的任 何事物（包括同一电磁环境中的其他设备和系统）构成不 能

6、承受的电磁骚扰量。所以，对开关电源的电磁兼容性测 量也应当包含对开关电源的抗干扰能力和对开关电源自身 骚扰抑制这两方面的测量。 。可以看出设备的电磁兼容性包含两层意 思：设备要有一定的抗干扰能力，使其在电磁环境中能够 正常工作；同时，设备在工作中自身所产生的电磁骚扰应 该抑制在一定水平下，不能对同处于一个电磁环境中的任 何事物（包括同一电磁环境中的其他设备和系统）构成不 能承受的电磁骚扰量。所以，对开关电源的电磁兼容性测 量也应当包含对开关电源的抗干扰能力和对开关电源自身 骚扰抑制这两方面的测量。 2007-11-10QIANZHENYU5 迄今为止，开关电源电磁兼容性测试的国家标准尚未出 台

7、，但是在参加强制性产品认证的信息技术设备类产品， 在 迄今为止，开关电源电磁兼容性测试的国家标准尚未出 台，但是在参加强制性产品认证的信息技术设备类产品， 在 “机内开关电源的认证试验项目一览表机内开关电源的认证试验项目一览表”（国家认证认可 监督管理委员会颁布）中列出了 （国家认证认可 监督管理委员会颁布）中列出了3个电磁兼容测试项目，分 别 是 个电磁兼容测试项目，分 别 是 0.15MHz 30MHz 电 源 端 传 导 骚 扰 电 压 测 试 ；电 源 端 传 导 骚 扰 电 压 测 试 ； 30MHz1000MHz辐射骚扰场强测试；暂态谐波电流测 试。十分明显，这几项试验都是测试开关

8、电源自身工作中 所产生的电磁骚扰，分别是对射频性质的传导骚扰电压和 辐射骚扰场强测试；以及对电网污染的谐波电流测试。 此外，在包括音视频设备、音视频设备的部件、卫星电视 广播接收机、金融及贸易结算设备、电信终端设备等等产 品在内的所有需要认证的电子产品除了有测试产品自身工 作中所产生的电磁骚扰的要求外，还有抗扰度测试的要求 （包括对静电放电、射频辐射电磁场、电快速瞬变脉冲 群、雷击浪涌、由射频场感应所引起的传导注入、电压暂 降与短时中断等抗干扰能力的测试要求）。 辐射骚扰场强测试；暂态谐波电流测 试。十分明显，这几项试验都是测试开关电源自身工作中 所产生的电磁骚扰，分别是对射频性质的传导骚扰电

9、压和 辐射骚扰场强测试；以及对电网污染的谐波电流测试。 此外，在包括音视频设备、音视频设备的部件、卫星电视 广播接收机、金融及贸易结算设备、电信终端设备等等产 品在内的所有需要认证的电子产品除了有测试产品自身工 作中所产生的电磁骚扰的要求外，还有抗扰度测试的要求 （包括对静电放电、射频辐射电磁场、电快速瞬变脉冲 群、雷击浪涌、由射频场感应所引起的传导注入、电压暂 降与短时中断等抗干扰能力的测试要求）。 2007-11-10QIANZHENYU6 根据国内外电子产品的认证情况看，通常电子产品本身的 电磁骚扰发射是强制性的测试项目，因为电子产品的电磁 骚扰发射对确保世界范围内通讯和广播畅通有决定性

10、的作 用，也对保证同一电磁环境内的其他电子设备和系统的正 常运行有积极意义。同样，电子产品工作时所产生的暂态 谐波电流实际上是对整个公共电网的污染。对谐波电流发 射的限制，实际上也就保证了公共电网的供电质量。 相形之下，抗干扰能力是说明电子产品性能高低的重要指 标，是评价同类产品好坏的主要指标之一，也是客户选购 电子设备的主要依据。 这样看来，电子产品的电磁骚扰发射和谐波电流发射是必 须实施强制检查的项目，而电子产品的抗干扰性能则应当 根据产品认证与入网的需要进行必须的检查。 根据国内外电子产品的认证情况看，通常电子产品本身的 电磁骚扰发射是强制性的测试项目，因为电子产品的电磁 骚扰发射对确保

11、世界范围内通讯和广播畅通有决定性的作 用，也对保证同一电磁环境内的其他电子设备和系统的正 常运行有积极意义。同样，电子产品工作时所产生的暂态 谐波电流实际上是对整个公共电网的污染。对谐波电流发 射的限制，实际上也就保证了公共电网的供电质量。 相形之下，抗干扰能力是说明电子产品性能高低的重要指 标，是评价同类产品好坏的主要指标之一，也是客户选购 电子设备的主要依据。 这样看来，电子产品的电磁骚扰发射和谐波电流发射是必 须实施强制检查的项目，而电子产品的抗干扰性能则应当 根据产品认证与入网的需要进行必须的检查。 2007-11-10QIANZHENYU7 因此，对作为信息技术设备类产品参加强制性产

12、品认证的 机内开关电源的 因此，对作为信息技术设备类产品参加强制性产品认证的 机内开关电源的3个电磁兼容测试项目（即对机内开关电源 所作的传导骚扰电压测试、辐射骚扰场强测试，以及谐波 电流测试）是适当的，也是必须的。 而对广大电子产品所作的抗干扰性能测试，实际上不全部 是针对开关电源的一种试验，从更深的层面来说，是对整 个设备和系统的抗干扰性能试验。无数的事实说明，即使 一台设备的开关电源通过了全部的抗干扰试验项目，也不 等于这台设备也能通过相应的抗干扰试验。这里面有经由 开关电源漏过去的干扰信号，设备的其他功能线路在这些 干扰下产生了误动作，甚至导致功能线路中的元器件损坏 或程序的丢失。此外

13、，设备内部的布局和布线不当也可能 将干扰越过开关电源直接进入其他功能线路，导致设备产 生误动作等受干扰现象。基于这一原因，这里只讨论开关 电源的电磁骚扰的发射问题。 个电磁兼容测试项目（即对机内开关电源 所作的传导骚扰电压测试、辐射骚扰场强测试，以及谐波 电流测试）是适当的，也是必须的。 而对广大电子产品所作的抗干扰性能测试，实际上不全部 是针对开关电源的一种试验，从更深的层面来说，是对整 个设备和系统的抗干扰性能试验。无数的事实说明，即使 一台设备的开关电源通过了全部的抗干扰试验项目，也不 等于这台设备也能通过相应的抗干扰试验。这里面有经由 开关电源漏过去的干扰信号，设备的其他功能线路在这些

14、 干扰下产生了误动作，甚至导致功能线路中的元器件损坏 或程序的丢失。此外，设备内部的布局和布线不当也可能 将干扰越过开关电源直接进入其他功能线路，导致设备产 生误动作等受干扰现象。基于这一原因，这里只讨论开关 电源的电磁骚扰的发射问题。 2007-11-10QIANZHENYU8 3. 开关电源的电磁骚扰发射问题 开关电源采取将市电直接整流、滤波成为高压直流，然后通 过逆变将高压直流转换成低电压的高频交流，再经过高频整 流和滤波变成所需要的直流低电压。其间，通过对直流输出 电压的测量，反过来对晶体管的开关时间进行控制，最终可 以保持输出电压不变。这种线路的好处是取消了笨重的工频 变压器；工作在

15、开关状态下的晶体管的功耗要比线性状态低 得多，所以不需要庞大的散热器；再者，逆变器的工作频率 较高（几十 开关电源的电磁骚扰发射问题 开关电源采取将市电直接整流、滤波成为高压直流，然后通 过逆变将高压直流转换成低电压的高频交流，再经过高频整 流和滤波变成所需要的直流低电压。其间，通过对直流输出 电压的测量，反过来对晶体管的开关时间进行控制，最终可 以保持输出电压不变。这种线路的好处是取消了笨重的工频 变压器；工作在开关状态下的晶体管的功耗要比线性状态低 得多，所以不需要庞大的散热器；再者，逆变器的工作频率 较高（几十kHz至至200kHz），只要用较小容量的电容器就可 获得低压侧的平滑滤波效果

16、。由此可见，开关电源的根本优 点是小型化、轻量化和高效化。 ），只要用较小容量的电容器就可 获得低压侧的平滑滤波效果。由此可见，开关电源的根本优 点是小型化、轻量化和高效化。 2007-11-10QIANZHENYU9 但是开关电源也有它固有的问题：例如，输入侧的谐波电流 大、功率因数低、电源本身的电磁骚扰发射也大；另外，开 关电源输出端的纹波电压大、输出噪声也大。其中，特别是 开关电源的电磁骚扰的发射问题对于同一电磁环境的电子设 备正常运行构成了潜在的威胁。事实证明，只有提高了开关 电源的电磁兼容性能（当然包括要尽可能地减小电磁骚扰的 发射，同时还要最大限度地提高其抗干扰的能力），才能使 开关电源能在更多场合下获得应用。 下面讨论开关电源的电磁兼容问题由来。 但是开关电源也有它固有的问题：例如，输入侧的谐波电流 大、功率因数低、电源本身的电磁骚扰发射也大；另外，开 关电源输出端的纹波电压大、输出噪声也大。其中，特别是 开关电源的电磁骚扰的发射问题对于同一电磁环境的电子设 备正常运行构成了潜在的威胁。事实证明，只有提高了开关 电源的电磁兼容性能（当然包括要尽可能地减小电磁骚扰