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开关电源的电磁干扰和射频干扰及电气安全标准

一、电磁干扰和射频干扰（EMI-RFI）

美国及国际标准化组织已对电磁干扰和射频干扰制定了若干标准，要求电子

设备的生产厂商将其产品的辐射和传导干扰降低到可接受的程度。在美国，权威

的指导性文件是FCCDock-et20780，在国际上，德国的VerbandDeutscher

Elek-tronotechniker（VDE）安全标准则得到了广泛的采用。

FCC和VDE两个标准，主要是针对最终产品提出的，而不是组装产品的部

件，但使用开关电源的整机产品，必须符合EMI-RFI的有关条款，了解这一点

是非常重要的。正是因为如此，既便开关电源已经使用了一个输入滤波器，这个

滤波器对无源负载电路是匹配的，但对有源动态电子电路供电时，其抑制干扰的

能力会发生剧烈的变化。

本文试图引导大家了解一些RFI的难题，并给出减小这些干扰的措施，这无

论对电源设计或最终产品的设计均是需要遵循的。

1.FCC和VDE标准关于噪声抑制的条款

FCC和VDE两项标准对由交流供电且由高频数字电路构成的设备的RFI抑

制均提出了相应要求。VDE标准把它的条款分成二类：第一类是工作在0～10kHz

的设备产生的无意性高频干扰。它们的标准号分别是VDE-0875和VDE-0879；

第二类是用于要求那些使用10kHz以上频率的设备所产生的有意性高频干扰，

它们的标准号是VDE-0871和VDE-0872。

与此不同的是，FCC则针对产生或使用定时脉冲信号大于10kHz的所有设

备提出RFI限制的有关条款。图1所示给出了FCC和VDE对RFI的各项要求。

注：IEC为国际电子技术委员会的英文缩写；CISPR为国际无线电干扰特别

委员会的英文缩写；EEC为电子设备的英文缩写。

FCC对EMI-RFI的有关条款与VDE的有关条款十分接近，其CLASSA部

分要求商业、贸易和工业环境的设备，其电磁干扰辐射应在几分贝/微伏，所有

能达到VDE0875/N或VDE-0871/A，C标准规定的设备，几乎都能达到FCC的

这一要求。另一方面，FCCCLASSB的要求则针对住宅环境及较CLASSA更为

苛求的部分提出。FCC提出的关于EMI-RFI的有关条款，均是针对频率范围从

450kHz至30MH提出的，VDE则拓宽了其条款，并涉及到了450kHz以下的频

率范围，实际上VDE对EMI-RFI导致的辐射频率范围是10kHZ～30MHz。

2.开关电源中的RFI产生源

由于开关电源具有很快的电流变化时间，且其变换器的工作特定波形使得每

一个开关电源都是RFI的产生源，开关噪声的主要来源是开关晶体管、主回路整

流器、输出二极管、晶体三极管的保护二极管以及控制单元本身。根据所采用的

变换器电路不同，RF1噪声的等级在主输入回路中变化也很大，在反激式变换器

中，由于设计的原因，其输入电流波形呈现三角形，较之输入波形为矩形的变换

器，如正激式、桥式变换器等将产生较少的传导RF1噪声。付里叶分析表明，

一个三角形电流波形的高频谐波幅度是以40dB每倍频程进行跌落的。而对一个

差不多的矩形电流波形，则只呈现20dB每倍频程的跌落。

3.交流输入线路噪声滤波器对RFI的抑制

通常在开关电源中采用的噪声抑制方法是在主交流输入回路接入一个LC组

成的滤波器，用于差模—共模方式的RFI抑制，通常是交流线路上串入一对电感，

其两端并联二只电容器（X电容器），并在交流线二端对大地各接一只电容器（Y

电容器）。

在选择滤波器的元件时，重要的是要使输入滤波器的谐振频率远低于电源的

工作频率。另一方面，滤波器使得电源的工作频率增加时，会使噪声的传导变得

更容易。

并联在交流输入线的电阻R是X电容的放电电阻。这是由VDE-0806和

IEC-380两个标准中的有关安全的规范条款推荐应用的，若线路滤波器的X电容

器的值大于0.1pF，则放电电阻的数值应由下式确定：

R=T/2.21C

式中，T=IS，C为X电容器的总和值。

为进一步减少对称和不对称的干扰电压的措施是在交流线路中另外再插入

一个电感线圈