跟着高频开关电源技能的不断完善和日趋老练，其在铁路信号供电系统中的运用也在敏捷添加。与此一起，高频开关电源本身存在的电磁打扰(EMI)问题假如处理欠好，不只简单对电网构成污染，直接影响其他用电设备的正常作业，而且传入空间也易构成电磁污染，由此发生了高频开关电源的电磁兼容(EMC)问题。
高频开关电源发生的电磁打扰可分为传导打扰和辐射打扰两大类。传导打扰通过沟通电源传达，频率低于30MHz;辐射打扰通过空间传达，频率在30~1000MHz.
1 高频开关电源的电路结构
高频开关电源的主拓扑电路原理，如图1所示。
2 高频开关电源电磁打扰源的剖析
在图1a电路中的整流器、功率管Q1,在图1b电路中的功率管Q2~Q5、高频变压器T1、输出整流二极管D1~D2都是高频开关电源作业时发生电磁打扰的首要打扰源，具体剖析如下。
(1)整流器整流进程发生的高次谐波会沿着电源线发生传导打扰和辐射打扰。
(2)开关功率管作业在高频导通和截止的状况，为了下降开关损耗，进步电源功率密度和全体功率，开关管的翻开和关断的速度越来越快，一般在几微秒，开关管以这样的速度翻开和关断，构成了浪涌电压和浪涌电流，会发生高频高压的尖峰谐波，对空间和沟通输入线构成电磁打扰。
(3)高频变压器T1进行功率改换的一起，发生了交变的电磁场，向空间辐射电磁波，构成了辐射打扰。变压器的散布电感和电容发生振动，并通过变压器初次级之间的散布电容耦合到沟通输入回路，构成传导打扰。
(4)在输出电压比较低的情况下，输出整流二极管作业在高频开关状况，也是一种电磁打扰源。
因为二极管的引线寄生电感、结电容的存在以及反向恢复电流的影响，使之作业在很高的电压和电流改变率下，二极管反向恢复的时刻越长，则尖峰电流的影响也越大，打扰信号就越强，由此发生高频衰减振动，这是一种差模传导打扰。
一切发生的这些电磁信号，通过电源线、信号线、接地线等金属导线传输到外部电源构成传导打扰。通过导线和器材辐射或通过充任天线的互连线辐射的打扰信号构成辐射打扰。
3 针对高频开关电源电磁打扰的电磁兼容规划
(1)开关电源进口加电源滤波器，按捺开关电源所发生的高次谐波。
(2)输入输出电源线上加铁氧体磁环，一方面按捺电源线内的高频共模，另一方面减小通过电源线辐射的打扰能量。
(3)电源线尽可能接近地线，以减小差模辐射的环路面积;把输入沟通电源线和输出直流电源线分开走线，减小输入输出间的电磁耦合;信号线远离电源线，接近地线走线，而且走线不要过长，以减小回路的环面积;PCB板上的线条宽度不能骤变，角落选用圆弧过渡，尽量不选用直角或尖角。
(4)对芯片和MOS开关管装置去耦电容，其方位尽可能地接近并联在器材的电源和接地管脚。
(5)因为接地导线存在Ldi/dt,PCB板和机壳间接地选用铜柱衔接，对不适合用铜柱衔接的选用较粗的导线，并就近接地。
(6)在开关管以及输出整流二极管两头加RC吸收电路，吸收浪涌电压。
4 高频开关电源电磁打扰测验曲线
在3m法电波暗室对实验样机进行测验，其L、N线的传导打扰检测曲线如图2、3所示，辐射打扰的垂直极化扫描曲线如图4、5所示。
依据铁路客运专线规范规则，传导打扰限值和辐射打扰限值如表1、2所示。
本开关电源一次通过了传导打扰的测验，测验波形如图2、3所示。辐射打扰高频段230~1000MHz也测验合格，如图5所示。只是在30~200MHz频段规模内的垂直极化目标超支，最大超支20dB,如图4所示。
由测验成果能够看出，通过电磁兼容规划在传导打扰按捺方面取得了杰出作用，在高频段辐射打扰的规划也达到了预期作用，下面还需对在30~200MHz频段规模内的辐射打扰进行改善规划。
5 高频开关电源辐射打扰的改善规划
由图4能够看出，本开关电源存在辐射打扰超支的现象，为了按捺电磁打扰而运用铁氧体元件，价格便宜，作用显着。铁氧体元件等效电路是电感L和电阻R组成的串联电路，L和R都是频率的函数。低频时，R很小，L起首要作用，电磁打扰被反射而遭到按捺;高频时，R增大，电磁打扰被吸收并转换成热能，使高频打扰大大衰减。不同的铁氧体按捺元件，有不同的最佳按捺频率规模。总归，挑选和装置铁氧体元件可参照如下几条：
(1)铁氧体的体积越大，按捺作用越好;
(2)在体积一守时，长而细的形状比短而粗的按捺作用好;
(3)内径越小按捺作用也越好;
(4)横截面越大，越不易饱满;
(5)磁导率越高，按捺的频率就越低;
(6)铁氧体按捺元件应当装置在接近打扰源的当地;
(7)在输入、输出导线上装置时，应尽量接近屏蔽壳的进、出口处。
依据上面临高频开关电源打扰源和铁氧体元件的剖析，决定在接近打扰源的当地套磁珠与磁环。图1a中%&&&&&%C1的接地端套铁氧体磁珠(φ3.5×φ1.3×3.5)，图1b中整流二极管D1和D2运用肖特基二极管，其阳极套铁氧体磁珠(φ3.5×φ1.3×3.5)，直流输出线缆用铁氧体磁环(φ13.5×φ7.5×7)绕两圈且接近出口处。通过处理后从头测验，其扫描曲线如图6所示。由此可见，大部分频段的辐射打扰已被按捺到规范要求以下，但在频率81、138、165kHz附近处依然超支。
依据对开关电源电磁打扰源的剖析可知，在图1b电路中高频变压器T1也是一个打扰源。为了阻挠高频变压器发生的打扰信号以辐射方法发射，把变压器的外壳用屏蔽资料铜箔盘绕一圈构成一回路加以屏蔽，以堵截变压器通过空间耦合构成的辐射打扰传达途径。而且为了削减因变压器一次侧注册时电流瞬间骤变发生的di/dt打扰，在变压器T1的一次侧串进1个电感，以减小器材的注册损耗，下降辐射打扰信号。通过整改后，辐射打扰大大下降，再次对本电源辐射打扰进行测验，彻底达到了规范要求，其测验成果如图7所示。
6 结语
与EMI相关的要素多且杂乱，仅做到上述的几点办法是远远不够的，还有接地技能、PCB布局走线等都很重要。电磁兼容的规划任重而道远，咱们要不断进行研究探究，使我国的电子产品电磁兼容水平与世界同步。
