在電子設(shè)備廣泛應(yīng)用的今天，開關(guān)電源作為一種高效的電能轉(zhuǎn)換裝置，被大量應(yīng)用于各類電子產(chǎn)品中。其中，低頻開關(guān)電源在一些特定的應(yīng)用場(chǎng)景中發(fā)揮著重要作用。然而，一個(gè)不容忽視的問題是，低頻開關(guān)電源是否存在電磁干擾?如果存在，這些電磁干擾又是如何產(chǎn)生的呢?深入探究這些問題，對(duì)于優(yōu)化低頻開關(guān)電源的性能、保障電子設(shè)備的穩(wěn)定運(yùn)行具有重要意義。

電磁干擾的存在性及產(chǎn)生原因

開關(guān)管的快速切換

低頻開關(guān)電源中，電磁干擾的主要來源之一是開關(guān)管的快速切換過程。當(dāng)開關(guān)管導(dǎo)通時(shí)，電流迅速上升，在電路中產(chǎn)生變化的磁場(chǎng);當(dāng)開關(guān)管關(guān)斷時(shí)，電流迅速下降，同樣會(huì)產(chǎn)生變化的磁場(chǎng)。根據(jù)電磁感應(yīng)定律，變化的磁場(chǎng)會(huì)在周圍空間產(chǎn)生感應(yīng)電場(chǎng)，進(jìn)而形成電磁干擾。這種由于開關(guān)管快速切換產(chǎn)生的電磁干擾，其頻率成分較為復(fù)雜，不僅包含開關(guān)頻率及其諧波，還可能包含一些由于電路寄生參數(shù)引起的高頻振蕩成分。

變壓器的磁芯損耗

變壓器是低頻開關(guān)電源中的關(guān)鍵部件，其磁芯在交變磁場(chǎng)的作用下會(huì)產(chǎn)生磁滯損耗和渦流損耗。磁滯損耗是由于磁芯材料在反復(fù)磁化過程中，磁疇的翻轉(zhuǎn)和排列需要消耗能量而產(chǎn)生的;渦流損耗則是由于交變磁場(chǎng)在磁芯中產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，進(jìn)而形成閉合的渦流，渦流在磁芯電阻上產(chǎn)生熱量而造成的能量損耗。這些損耗會(huì)導(dǎo)致磁芯發(fā)熱，同時(shí)也會(huì)產(chǎn)生電磁干擾。特別是在低頻開關(guān)電源中，由于工作頻率相對(duì)較低，變壓器的磁芯尺寸相對(duì)較大，磁芯損耗產(chǎn)生的電磁干擾問題更為突出。

寄生參數(shù)的影響

在低頻開關(guān)電源的電路中，存在著各種寄生參數(shù)，如寄生電容和寄生電感。寄生電容主要存在于開關(guān)管、變壓器、整流二極管等元件之間以及元件與地之間;寄生電感則存在于導(dǎo)線、變壓器繞組等部位。這些寄生參數(shù)在開關(guān)電源工作時(shí)，會(huì)與電路中的其他元件相互作用，產(chǎn)生諧振現(xiàn)象。當(dāng)發(fā)生諧振時(shí)，電路中的電壓和電流會(huì)出現(xiàn)大幅波動(dòng)，從而產(chǎn)生強(qiáng)烈的電磁干擾。例如，開關(guān)管的寄生電容與變壓器的漏感之間可能會(huì)發(fā)生諧振，產(chǎn)生高頻振蕩，這種振蕩會(huì)通過電路的傳導(dǎo)和空間的輻射，對(duì)周圍的電子設(shè)備產(chǎn)生干擾。

電磁干擾的傳播途徑

傳導(dǎo)干擾

傳導(dǎo)干擾是指電磁干擾通過電源線、信號(hào)線等導(dǎo)體傳播到其他設(shè)備。在低頻開關(guān)電源中，開關(guān)管的快速切換產(chǎn)生的高頻電流會(huì)通過電源線傳導(dǎo)到電網(wǎng)中，對(duì)電網(wǎng)中的其他設(shè)備造成干擾。同時(shí)，開關(guān)電源輸出的直流電壓中也可能包含高頻紋波，這些紋波會(huì)通過輸出線傳導(dǎo)到負(fù)載設(shè)備，影響負(fù)載設(shè)備的正常工作。此外，電路中的寄生電容和寄生電感也會(huì)導(dǎo)致電磁干擾在電路內(nèi)部的傳導(dǎo)，使得干擾信號(hào)在不同的電路模塊之間傳播。

輻射干擾

輻射干擾是指電磁干擾以電磁波的形式向周圍空間輻射。低頻開關(guān)電源中的變壓器、開關(guān)管等元件在工作時(shí)，會(huì)產(chǎn)生變化的電場(chǎng)和磁場(chǎng)，這些變化的電磁場(chǎng)會(huì)向外輻射電磁波。特別是在開關(guān)管快速切換的瞬間，會(huì)產(chǎn)生強(qiáng)烈的電磁輻射。此外，電路中的布線不合理、屏蔽措施不完善等因素也會(huì)加劇輻射干擾的產(chǎn)生。輻射干擾會(huì)對(duì)周圍的電子設(shè)備產(chǎn)生影響，如導(dǎo)致通信設(shè)備的信號(hào)失真、電子儀器的測(cè)量誤差增大等。

電磁干擾的影響及應(yīng)對(duì)措施

電磁干擾對(duì)電子設(shè)備的影響是多方面的。它可能導(dǎo)致設(shè)備的性能下降，如降低信號(hào)的傳輸質(zhì)量、增加誤碼率等;也可能引發(fā)設(shè)備的故障，如導(dǎo)致設(shè)備死機(jī)、重啟等。為了減少電磁干擾的影響，需要采取一系列的應(yīng)對(duì)措施。在電路設(shè)計(jì)方面，可以優(yōu)化電路布局，合理安排元件的位置，減少寄生參數(shù)的影響;采用屏蔽技術(shù)，對(duì)變壓器、開關(guān)管等易產(chǎn)生電磁干擾的元件進(jìn)行屏蔽，減少輻射干擾的傳播;增加濾波電路，對(duì)電源輸入和輸出進(jìn)行濾波，減少傳導(dǎo)干擾。在制造工藝方面，要嚴(yán)格控制電路板的制作精度，確保布線的合理性和可靠性;采用高質(zhì)量的元件，減少元件本身產(chǎn)生的電磁干擾。

低頻開關(guān)電源中確實(shí)存在電磁干擾，其產(chǎn)生原因主要包括開關(guān)管的快速切換、變壓器的磁芯損耗以及寄生參數(shù)的影響。這些電磁干擾通過傳導(dǎo)和輻射兩種途徑傳播，對(duì)電子設(shè)備的正常運(yùn)行產(chǎn)生不利影響。為了降低電磁干擾，需要從電路設(shè)計(jì)、制造工藝等多個(gè)方面入手，采取有效的措施加以抑制。隨著電子技術(shù)的不斷發(fā)展，對(duì)低頻開關(guān)電源電磁干擾的研究和解決將不斷深入，為電子設(shè)備的穩(wěn)定運(yùn)行提供更可靠的保障。