传导干扰详解

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传导干扰详解

传导干扰一般是通过电压或电流的形式在电路中进行传播的，图6 是测试电子设备产生传导干扰的基本方法，或表示传导干扰通过电源线传输的几种方式。图6 中，电子设备表示干扰信号源，CI 表示共模干扰信号，DI 表示差模干扰信号；V1、V2、V3 分别表示用仪表对干扰信号进行测量的连接方法，低通滤波器是为了便于对V1、V2、V3 进行测试，而另外加接进去的；R1、R2、R3、R4 分别为各电子设备的接地电阻，也包括大地之间的电阻，接地电阻一般为几欧姆到几十欧姆，其阻值与地线的安装和地表面土壤结构有关；C1 为电子设备对大地的电容，其容量与电子设备的体积还有地面距离有关，一般为几微微法到几千微微法。
从图6 中我们可以看出：
V1=CI-DI，V2=CI+DI，V3=DI
从图6 中我们还可以看出，差模干扰信号DI 是通过电子设备两根电源输送线传输的，因此，必须用低通滤波器对它进行隔离；而共模干扰信号CI 是通过电子设备对大地的电容C1 传输的，由于C1 的容量一般都非常小，C1 对低频共模干扰信号的阻抗很大，因此，在低频段，共模干扰信号一般很容易进行抑制，但在的高频段，对共模干扰信号进行抑制，难度却要比差模干扰信号抑制的难度大很多。

1-1．回路电流产生传导干扰
图7 是一个开关电源电路的几个主要部分，图中，C1、C2、C3、C4 是各主要部分的对地电容或对机壳的电容，R1、R2、R3 是地电阻或机壳的电阻(机壳接地)；i1、i2、i3、i4 是开关电源电路中几个主要部分的回路电流，i1 是交流输入回路电流，i2 是整流回路电流，i3 是开关回路电流，i4 是输出整流回路电流。在这4 个电流之中，i3 的作用是最主要的，因为它受开关管Q1 控制，其它电流全部都受它牵动而发生变化。

从电路中我们可以看出，i1、i2、i3 所属的3 个回路都是相互连接的，根据回路电流定律，i1、i2、i3 之间具有代数和的关系，因此，只要3 个电流中有一个电流的高频谐波对其它电路产生干扰，那么，3 个电流都会对其它电路产生干扰，并且这种干扰主要是差模信号干扰。
i4 与变压器初级的3 个回路电流没有直接关系，它是通过磁感应产生的，因此它不会产生差模信号干扰，但它会产生共模信号干扰，i4 产生共模信号干扰的主要回路一个是通过对地电容C4，另一个是变压器T1初、次级之间的电容(图中没有画出)。
另外，还有4 个回路电流i5、i6、i7、i8，这四个回路电流一般人是不会太注意的。这四个电流与前面的3个电流i1、i2、i3 基本没有直接联系，它们都是通过电磁感应(电场与磁场感应)产生的。在这几个电流中，其中以i7 最严重，因为，变压器初级线圈产生的反电动势一端正好通过C3 与大地相连，另一端经过其它3 个回路与交流输入回路相连。
这里特别指出，凡是经过电容与大地相连回路的电流都是属于共模信号干扰电流，因此，i5、i6、i7、i8 全部都属于共模信号干扰电流。

1-2．电磁感应产生传导干扰
我们知道，在开关电源里面，开关电源变压器是最大的磁感应器件。反激式开关电源变压器，就是通过把流过变压器初级线圈的电流转换成磁能，并把磁能存储在变压器铁心之中，然后，等电源开关管关断的时候，流过变压器初级线圈的电流为0 的时候，开关电源变压器才把存储在变压器铁心之中磁能转换成电能，通过变压器次级线圈输出。开关电源变压器在电磁转换过程中，工作效率不可能100%，因此，也会有一部分能量损失，其中的一部分能量损失就是因为产生漏磁，或漏磁通。这些漏磁通穿过其它电路的时候，也会产生感应电动势。
图8 是磁感应产生传导干扰的原理图，图8 表示开关电源变压器产生的漏磁通穿过其它电路时，在其它电路中也产生感应电动势，其中漏磁通M1、M2、M3 产生的感应电动势e1、e2、e3 属于是差模干扰信号；M5、M6、M7、M8 产生的感应电动势e5、e6、e7、e8 属于是共模干扰信号。

图9 是开关电源变压器产生的漏磁通的原理图。开关电源变压器的漏磁通大约在5%~20%之间，反激式开关电源变压器为了防止磁饱和，在磁回路中一般都留有气隙，因此漏磁通比较大，即：漏感比较大。因此，产生漏感干扰也特别严重，在实际应用中，一定要用铜箔片在变压器外围进行磁屏蔽。从原理上来说，铜箔片不是导磁材料，对漏磁通是起不到直接屏蔽作用的，但铜箔片是良导体，交变漏磁通穿过铜箔片的时候会产生涡流，涡流产生的磁场方向正好与漏磁通的方向相反，是部分漏磁通被抵消，因此，铜箔片也可以起到磁屏蔽的作用。

检测漏磁通干扰的简便方法是，用示波器探头接成一个小短路环进行测量，最简便的方法就是把探头与地线端短路连在一起，相当于一个磁感应检测线圈。把磁感应检测线圈靠近变压器或干扰电路，很容易看到干扰信号的存在。值得一提的是，开关电源变压器初级线圈的漏感产生的反电动势et，在所有干扰信号之中是最不容忽视的，如图10 所示。当电源开关管关断的时候，开关电源变压器初级线圈的漏感产生的反电动势et 几乎没有回路可释放，一方面，它只能通过初级线圈的分布电容进行充电，并让初级线圈的分布电容与漏感产生并联谐振；另一方面，它只能通过辐射向外进行释放，其中通过对地电容C3 与大地相连，也是反电动势et 释放能量的一个回路，因此，它对输入端也会产生共模信号干扰。

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