开关电源应用研究分析论文

摘要：在人们的日常生活中，开关电源的使用是非常广泛的，家中的生活电器都需要使用到各种开关电源，并且随着电力电子技术的发展，开关电源变得更加高效，更加可靠，更加节能，更加环保，为人们使用的生活电器设备提供源源不断和干净可靠的能源供应，同时，也促使其技术不断的向前发展，并且产生了一些新颖的高效率、低能耗、高功率密度、高可靠性的开关电源。今天小编给大家找来了《开关电源应用研究分析论文(精选3篇)》，欢迎大家借鉴与参考，希望对大家有所帮助！

开关电源应用研究分析论文 篇1：

教学实验用音频功率放大器专用高频开关电源的设计

[摘要]音频功率放大器对电源的要求比较特殊,一般电源很难满足要求,而电源的好坏又很大程度上决定的功率放大器的音效好坏,本文根据教学实验需要，分析了一种专门用于音频功率放大器的高频开关电源的设计方法，从而得出结论,认为高频开关电源是可以用于高保真音频功率放大器的。这使高频开关电源的应用领域扩展到了高保真音频功率放大器中,为以后的研究提供基本的理论基础。

[关键词]高频开关电源 电磁兼容 音频功率放大器 负载特性

一、引言

音频功率放大器主要由前置级、音调级、功率放大级3部分组成。前置级要求输入阻抗高、输出阻抗小、频带宽、噪声小；音调级对输入信号主要起到提升、衰减作用；功率放大级是音频功率放大器的主要部分，它决定输出功率的大小，要求输出效率高，输出功率大的特点。对整机的要求是失真小、噪声低，有较好的扩音效果。

通用的整流电源必须使用大容量变压器,这样才能保证相对较高的电气性能。但是，可想而知，这样电源系统的体积就会很大，相对笨重，成本也很高。一般的高保真音频功率放大器都是使用这种整流电源来供电的。

为了得到质量轻，体积小，成本低，而且电气特性优良的电源系统，我们首先想到了高频开关电源，因为高频的存在，使得用于变换的变压器体积小，质量轻。而现代电力电子技术的成熟也能保证开关电源有很好的电气特性。

众所周知，因为音频功率放大器要求电流变化的范围等因素的存在，一般通用的开关电源在音频功率放大器中表现欠佳，因此它在高保真音频功率放大器中没有获得广泛应用。所以开发音频功率放大器专用开关电源就很必要了。

通过对一系列的实验数据的分析我们发现，音频功率放大器对电源供电系统的要求很特殊。所以我们又分析了开关电源的特点，综合考虑，设计专用的开关电源。实验和主观听音评价都表明，高频开关电源在音频功率放大器中表现得很优秀。它完全可取代一般笨重的整流电源，成为高保真音频功率放大器电源的主流。

二、电磁干扰问题

电磁干扰问题是在设计开关电源时一定要考虑的问题，而在音频功率放大器中使用的开关电源我们就要更加注意此问题，因为电磁干扰是影响功放音质表现的主要因素，开关电源电磁干扰的形成有很多种，其中典型的如以下几个方面：

1.工频信号的电磁干扰

顾名思义，工频信号的来源是工频电网中的电压电流信号，一方面，工频电压中的基波分量本身就是一种干扰，只是干扰的频段较低。所以在一般的开关电源中，工频电压的基波分量的影响几乎不能查觉。另一方面，电力电子设备的出现，使电力控制等领域又有了实质性的发展。但是同时也带来负面影响。就是它会给电网带来谐波污染，而这大量的谐波污染又会反过来影响电力电子设备的稳定性。

2.功率变换管开关电磁干扰

在应用了PWM技术的开关电源中，主功率开关管一般在高电压和大电流或者以高频开关方式下工作，开关电压及开关电流一般都会畸变，例如，如果在阻性负载时，开关电压和电流的波形会呈现出近似为方波的类型波，这样，其中就一定含有大量的高次谐波分量。因为电压差可以产生强电场、电流的流动可以产生强磁场，而且大量的谐波电压电流的高频部分在设备内部会产生杂乱的电磁场，从而干扰设备内部电路，使系统工作不稳定，性能降低。与此同时，由于电源变压器存在的漏电感及分布电容和主功率开关管都不是工作在理想状态，在开关管在用很高的频率运做时，就会产生高频高压的尖峰谐波振荡，这种谐波振荡会产生高次谐波，就会通过开关管与散热器间的分布电容传入内部电路。

3.整流回路产生的电磁干扰

一般开关电源中有两个整流回路：一次整流回路和二次整流回路，这两者都不同程度的产生电磁干扰，虽然要经过滤波处理，但是二次整流回路和一次整流回路都依然会有少量的谐波干扰，因为变换频率远高于工频电网频率50Hz。即，整流回路产生的电磁干扰也是一种高频干扰。

综合以上分析，我们可以看出，这些干扰有着共同的特性，那就是它们都是高频干扰源。开关电源电磁干扰的频率都高于开关电源的开关频率。很多移动通信设备由于开关电源的电磁兼容性不好都影响了他们的正常工作。假如我们将开关频率设计在100 kHz以上，即使对这些干扰不采取其他特别的措施，也不会影响到通频带相对比较窄的音频功率放大器的正常工作。事实上，人们对于开关电源存在各种各样的电磁干扰已经做了各种努力，在几十年的开关电源发展史中，人们也在降低其电磁干扰方面尝试了很多的方法并有了一定的突破。例如，吸收电路可以降低电路中电压和电流的变化率；用软开关技术来修正电路的变换波形；使用EMI滤波技术抑制开关电源的传导干扰；选择合适的驱动电路，选用优秀元器件(包括功率管、二极管、变压器等)；进行合理的PCB布局、布线及接地，减小 PCB的电磁辐射和PCB上电路之间的串扰；加强屏蔽等措施。

三、音频功率放大器对开关电源的基本要求

音频功率放大器是一种功率经常突变的负载,对电源要求是:功率储备量大、反应迅速。对电源的功率储备量大，是因为只有这样才能应付各种音乐巨大的动态；要求电源反应迅速，是因为音频功率放大器经常处于负载的迅速变化中，电源的反应速度必须非常快，才能还原那些猝发性的高频信号。大的功率储备量和高反应速度是设计音频功率放大器专用开关电源的两条基本原则。通常的开关电源没有在这两方面做出特别的考虑，这正是它们无法适应音频功率放大器的根本原因。事实表明依照这两条原则设计出来的开关电源，在音频功率放大器中的表现是优秀的。

开关电源的高频变换电路形式很多，常用的变换电路有推挽、全桥、半桥、单端正激和单端反激等形式。

推挽变换器功率开关管承受的电压应力高,只适用于低输入电压的场合,而且开关管关断时漏感能量在开关管上引起高的电压尖峰,给主功率变压器的绕制提出了很高的要求,同时变压器的偏磁问题给器件的一致性和驱动电路脉冲宽度的一致性提出了较高的要求。

在中大功率DC- DC变换器中一般采用全桥变换的电路结构,全桥变换器有两种典型的控制方式,即PWM控制和移相控制。PWM控制因为具有很多的优良性能而应用得十分普遍,但是由于PWM控制变换器中的开关器件一直工作在硬开关状态,每个周期都在高电压下开通,大电流下关断,使器件承受的开关应力大。另外,在高频PWM中会产生相当大的开关损耗,且开关损耗会随着开关频率的提高而增大,使得开关电源效率无法提高。而采用软开关技术的功率器件在零电压、零电流的条件下导通或关断,可以有效地降低开关管的损耗,因此理论上将开关管视为零损耗。采用移相控制软开关变换技术,实现超前相臂和滞后相臂的软开关方式有很多,也很复杂。

反激式开关电源的电路中存在一些电压剧变的节点。和电路中其他电势相对稳定的节点不同,这些节点的电压包含高强度的高频成分。这些电压变化十分活跃的节点称为噪声活跃节点。噪声活跃节点是开关电源电路中的共模传导干扰源,它作用于电路中的对地杂散电容就产生共模噪声电流。因此，反激式开关电源产生的电磁干扰相对较大。

单端正激型开关电源的结构比较简单，已广泛用于中小功率输出场合。但是由于这种拓扑结构的特点是功率变压器工作在B-H曲线的第一象限，因此必须采用适当的去磁方法，以消除磁心单向磁化饱和的潜在隐患。

四、音频功率放大器开关电源设计方法框图

基于以上分析，我们能够得出图1所示的适合音频功率放大器的开关电源基本工作框图。

其中，PWM控制驱动电路是整个电路的控制核心，可以由单片机或DSP实现；直流输出通过取样电路、放大电路进入控制核心，与基准电压比较，形成闭环。

五、结论

本设计方法既能用于直流电功率测量，又能用于低频交流电功率测量，从直流到音频范围内都能正常工作。由于采用有效值乘积的计算方式，不论对正弦单频信号，还是复杂波形的音乐、语音信号，本设计方法直接给出的都是负载实际消耗的有功功率，满度误差一般不超过±3％，基本能够满足教学实验的要求。且本设计方法的突出优点是电路简单可靠，工作频率范围宽，低成本，以有效值方式实现了有功功率的测量。既可单独使用，也可直接内嵌到相关设备中实现直流和低频电功率的测量及数字显示，非常适合教学实验及科研使用，值得推广。

参考文献:

[1]徐垦.新型的真有效值数字测量表A New Digital Measurement Meter for True Effective Value [J].电测与仪表,2005,42(6).

[2]蔡菲娜.基于C8051F单片机的非正弦波功率表的研制Study of non-sinusoidal waveforms Watt-meter based on C8051F-SCM[J].电测与仪表,2004,41(3).

[3]王学伟,周海波,张礼勇.电功率采样测量技术及其发展概况The survey and development of power sampling measurement technology [J].电测与仪表,2002,39．

[4]陈霞.利用AD7755实现电能有功功率的测量Using AD7755 to realize active power measurement [J].山东理工大学学报(自然科学版),2004，18(5)．

[5]张平柯．高频开关电源在高保真音频功放中的应用研究[J].器件与电路，2007,(6)．

(作者单位：浙江理工大学信息与电子学院）

作者：屠双贵

开关电源应用研究分析论文 篇2：

电力电子技术在开关电源中的应用

摘要：在人们的日常生活中，开关电源的使用是非常广泛的，家中的生活电器都需要使用到各种开关电源，并且随着电力电子技术的发展，开关电源变得更加高效，更加可靠，更加节能，更加环保，为人们使用的生活电器设备提供源源不断和干净可靠的能源供应，同时，也促使其技术不断的向前发展，并且产生了一些新颖的高效率、低能耗、高功率密度、高可靠性的开关电源。

关键词：电力电子技术;开关电源;应用

前言

电子产品的应用是不能缺少动力的，而电源质量的好坏与性能的高低，都会对电子产品的实际运行状态产生巨大的影响，现今开关电源技术正处在不断发展中，并且在社会生活中的应用也更加广泛，各个行业都在使用开关电源。在电力电子技术的快速发展下，推动了半导体的快速发展，也促使电源技术的快速化发展，于是对开关电源也提出了更高层次的要求，更高频率、更高功率密度、更高效率以及更高质量等，都是对开关电源的设计提出的新要求，就需要对开关电源技术进行创新，将先进的电力电子技术的作用发挥出来，保障电源设计满足时代发展的新要求。

一、电力电子技术的现代化应用

电力电子技术在社会生活中有着广泛的应用，其中，对交流电进行整流、滤波、再通过变压器等变换设备，实现能量的有效转换，满足人们生活中各种电器设备的电压电流需求，所以电力电子技术在生活中起着不可或缺的作用。我国现今对电能量转换的方式方法并不多，也没有将电力电子技术的优势发挥出来。电力电子技术在能量转换方面，主要有工频变压器等装置，这样的能量转换设备体积大、效率低，浪费大量的能源。现今使用的电力电子技术在不断发展，尤其半导体的快速发展，一种新的能量转换方式，通过半导体开关，将能量进行斩波处理，再经过整流和滤波，实现精细化、模块化、智能化、高效化的电压电流转换技术，促使能量转换设备更加小型化，模块化、智能化、高效化和高质量化，进而促使我们的电器设备的实现小型化，高能效，高可靠性，降低不必要的能量转换损耗和不必要的成本。在机械、化工等多个行业中都会应用到这种开关能量转换技术，在使用该技术时，可以提升电能的使用效率，促使设备整体工作效率的提升，从而减少不必要的能量损耗和废能排放，降低对周边环境造成的影响和破坏。在一些工程项目施工中，需要使用高压直流输电，使用开关技术能量转换，完全可以实现高压直流输电，在应用中有着高效率，高可靠性的优势，能够减少工作中的损耗，对系统的运行提供更加高效的可靠的能源保障。随着电力电子技术的不断发展，也研发出来更多新的大功率电子产品，使用这种开关能量转换技术可以更好的完善直流输电技术，降低工程开展的成本，同时将电力电子技术与网络技术有效的結合在一起，实现对交流输电系统的控制，高效智能地调整所需的输电系统中的应用参数，实现对供电输出的智能控制，促使整个供电系统能够更加平稳、可靠的运行。

二、电力电子技术技术在开关电源中的应用

（一）智能控制的应用

开关电源的智能控制技术，是建立在计算机技术与数字化处理之上的发展，使用上述的技术为开关电源智能化控制提供更多的技术支持[2]。开关电源内部有多重电路控制，在控制电子开关运行与时间的周期增加减少期间进行各种操作，计算机处理可以减少在信号传递过程中出现的波形失真的问题，所以数字化控制的采取提升了电源开关应用的安全性能，并且在单元电路模块化处理、功率模块化等多种模式的发展下，促使开关电源的整体使用性能不断的提升，继而保障了在今后的工作中处在一种正常的状态下，提升整体电能的使用效率。

（二）软开关的应用

在使用软开关技术时有着比较多的优势，该技术应用的是谐振的原理，弥补了原有电路使用缓冲电路消除电压尖峰以及开关损耗存在的不足之处，促使整体系统的运行变得更加简单，继而减少出现事故的概率[3]。以往的电路在电源开关打开与关上时，其上的电压与电流会产生交叠，因此会产生开关损耗，且其产生的损耗是不会被利用的，这样一来就会导致出现电能的损耗，但是使用软开关会有着不同的效果。软开关中有着谐振电路，充分的利用高频变压器中的电感、漏感与电容产生谐振，通过开关管控制谐振的频率，使其谐振腔工作在感性区域，为开关管的电流滞后电压创造条件，从而实现零电压开关，减少开关损耗，继而从根源上提升对于电能的使用效率，减少不必要能量的消耗。

开关管损耗 开关管零电压开通

（三）重视同步整流

开关电源技术的发展主要体现在低耗能、高效率的特点，所以重视同步整流就是进一步提升电能使用效率的关键所在。随着电力电子技术的发展，促使半导体技术快速发展，诞生了通态电阻非常低的功率MOSFET开关管，为同步整流技术提供决定性的支持和保障。同步整流技术就是采用这种通态电阻极低的功率MOSFET开关管来替代传统的整流二极管，从而降低整流产生的损耗，它可以大大提高低压大电流输出的能量变换器的效率。同时，同步整流技术还可以与软开关技术结合使用，其同步开关信号与零电压开关信号进行联动，零电流开关实现信号的联动，在零电流进行开关操作，从而进一步减小开关管损耗，这样将大大提高转换器的效率。

（四）绿色高效电源的应用

针对于绿色电源的使用，则是重点在计算机技术的应用中，对于计算机技术人员来讲其对于绿色电源的要求是比较高的，也就是说需要省电、效率高以及环保的电源来供电，这对于计算机而言是非常有必要的，可以保障其在工作中降低耗电量，在不使用时可以保持休眠的状态，进一步减少对于电能的损耗[4]。随着电力电子技术的发展，人们创造出更多的绿色的电源芯片，为实现更高效率，更低能耗的电源提供了条件，为输送出更多更准确的电压电流奠定基础，再结合智能控制技术、软开关技术、同步整流技术，从而实现更低能耗的绿色环保电源，为计算机供电保驾护航。

结语

开关电源是家家户户的电器必有的使用频率较高的设备，而开关电源技术更是随着电力电子技术的发展在不断的进步，将电力电子技术应用在开关电源中，可以起到提升电能使用率，降低电能的消耗等作用，促使开关电源的整体工作效率提升。将电力电子技术应用在开关电源中，是一种智能控制、高效低损耗以及节能环保的发展趋势，在今后的发展中，电力电子技术将会与开关电源之间有着更加密切的联系，且应用方式也会变得更加完善。

参考文献

[1]杜野.现代电力电子技术的发展趋势探析[J].数码世界，2020，（12）：280 -281.

[2]李瑞华.电力电子技术在农业电气化中的应用分析[J].山西农经，2020， （22）：144-145.

[3]张斌.现代电力电子技术的发展及其应用研究[J].电子世界，2019，（17）： 92-93.

[4]张磊，张远洋.电力电子技术在农业电气化中的应用[J].湖北农机化， 2019，（15）：51.

作者简介

林志坚，（1989年5月）男，汉族，广西贺州市人，身份证：452402198905 260330工学学士学位，研究方向：电源硬件工程，邮编：518126。

作者：林志坚

开关电源应用研究分析论文 篇3：

“电磁兼容”课程案例导入式教学实践

摘要：“电磁兼容”是一门理论性和实践性都非常强，涉及知识范围非常广的综合性学科。针对传统教学模式存在的问题，结合自己的科研经验开展了案例导入式教学法的尝试，依据教学内容和进度，选择开关电源EMI滤波器设计的案例，让学生参与进来，激发了学生的学习兴趣，增强了直观认识，加深了对相关知识点的理解。

关键词：电磁兼容；教学改革；案例导入式教学

作者简介：李玉梅（1975-），女，山东嘉祥人，海军工程大学电气工程学院，讲师；卜乐平（1965-），男，湖南益阳人，海军工程大学电气工程学院，教授。（湖北 武汉 430033）

随着现代科学技术的发展，电子、电气设备或系统获得越来越广泛的应用。电磁环境日益复杂，处在其中的电子、电气设备面临越来越多的干扰，造成性能降低、功能丧失的概率明显增加。因此，在电子、电气设备和系统的设计、研制和生产过程中，如何解决电磁兼容问题已受到越来越广泛的重视。我国从2003年8月起对电子设备实行电磁兼容性强制性认证。自2005年开始，海军工程大学（以下简称“我校”）为自动化专业和电气专业学生开设了“电磁兼容”课程（20个学时），旨在帮助学生了解电磁兼容的基本概念和基本原理，掌握电磁干扰的抑制措施，熟悉电磁兼容性测试标准和方法，为电气设备的电磁兼容设计与电磁干扰评价打下牢固基础。与之相关的“电磁兼容”课程是从电磁兼容基本概念入手，由“电磁干扰三要素”中的“干扰源”和“传播途径”展开，介绍干扰源的特点及性质，分析传导干扰和辐射干扰，进而讨论电磁干扰控制原理及控制电磁干扰的“三大技术”（接地、屏蔽和滤波），最后介绍电磁兼容预测分析及电磁兼容性测试技术。该课程来源于实践，又回归到工程应用中。

一、“电磁兼容”课程教学的现状

1.教学内容与相关科技的最新成果脱节

随着电力电子及电气自动化技术的发展，大功率、高电压开关及逆变器、整流器等设备产生的干扰和对控制设备的影响越来越突出。电磁兼容学科涉及到如何减少设备产生的干扰，如何防止其他干扰源对电气设备的影响。科技越是发达，电磁环境越是复杂，电磁兼容问题也越是突出，所以不可避免地会出现原有“电磁兼容”教学内容陈旧，不能反映相关科技的最新成果，这就不利于培养具有综合应用能力的新型人才。因此，必须进行教学改革，把这些新成果及其工程思想纳入到教学实践当中。

2.教学方法仍然以“满堂灌”教学为主

首先，“电磁兼容”这门课程的基本原理比较抽象，含有大量繁琐的公式推导和论证，而它的应用却具有很强的工程实践性。抑制电磁干扰的“三大技术”都是来源于实际工程应用，由于电磁兼容学科基于复杂的电磁场理论，有一些抑制措施在工程应用中有很好的效果，但其机理却可能还没完全搞清楚。在实际的教学过程中，大多数师生很难接触到实际工程，也就不知道如何运用课堂所学知识解决工程中的实际问题，因此，教学内容与实际应用脱节，教学效果相对比较差。其次，课堂教学基本上以教师讲授为主，学生被动听课，缺乏有效的互动环节。学生总是听讲一些枯燥的理论知识，很容易昏昏欲睡。最后，由于电磁兼容测试的仪器设备比较昂贵，针对本科教学的“电磁兼容”课程一般很少开设实验课，这样的教学后果难以激发学生学习兴趣，不利于培养他们的创新能力。

二、案例导入式教学法的概念及特点

1.案例导入式教学法的概念

案例导入式教学法是一种以案例为基础的教学法。教师基于理论知识与实践知识相结合的基础，并结合教师自身科研过程中遇到的问题，给出相应的现场或工程中的课题，让学生在查阅、学习相关资料后，在教师的指导下进行讨论、分析、计算和研究，充分理解所学的相关理论知识，从而达到锻炼和提升学生解决问题、分析问题的能力。与传统的教学方法相比，案例导入式教学是在传统教材的基础上，与时俱进，适时引入合适的实际工程的应用案例，更强调教师与学生的交互性和教师对学生的启发性。通常教学案例综合性较强，需要学生熟练掌握理论知识，处理案例的思维方式灵活，多方查阅资料，独立思考问题并与同学探讨问题，这样有利于培养学生分析和解决复杂问题的能力，进而提高他们学习的积极性，增强创新意识。

2.案例导入式教学法的特点

（1）客观性和直观性。案例来源于实际的工程应用，与理论知识相比更直接，更让学生能感觉到学习本门课程的作用和意义，所以案例具有客观真实性，必然使得案例导入式教学也具备客观真实性。

（2）综合性和引导性。一个具体的案例所考察的知识点比较丰富，甚至有可能延伸到其他课程的知识，因此案例的分析、解决过程也比较复杂。学生拿到案例后，经过消化，需要主动查阅相关资料，利用已掌握的理论知识分析问题并与同学探讨，制定出解决方案；而教师只是给予必要的引导，并根据不同学生的不同理解补充新的教学内容。

（3）过程交互性。在案例导入式教学过程中，教师应该是一个很好的指挥家，学生应该是一个很好的行动者。教师把学生分成几个小组，每个小组成员进行不同分工，合作完成案例的方案论证和实现，并最终完成详实的书面报告，教师负责协调组与组之间的竞争意识，激励组内人员解决问题的积极性。最后在课堂上展开讨论和总结评价，这也是全班同学进行知识共享的过程，整个教学过程是动态变化的。

三、应用案例

案例导入式教学法中所给的课题具有很强的目的性，都是以现场所需或工程实践项目为题。一个具体的案例所包含的知识通常比较丰富，案例的分析、解决的过程也较为复杂，因此在选择案例或设置问题时，要根据教学进度和围绕课程主要章节的重点或难点进行设置，注意体现教学内容的连贯性。[4]

一般情况下，是在讲授完课程中的一些基本概念、基本原理后再引入具体案例的，通常案例导入式教学安排在课程实施进度的后半部分，例如在学习了电磁兼容的基本概念、电力电子典型干扰源以及接地技术后，在进行讲授电磁兼容滤波技术的时候，可引入案例“开关电源的EMI滤波器设计”。开关电源广泛应用于各种电子、电气设备中，对于自动化或电气工程的学生来讲是非常熟悉的，也是今后工作中经常需要使用到的。笔者曾制作了一个输入电压为220V，额定输入电流为0.5A的开关电源。开关电源的效率高，体积小，在工业、民用和军用领域中都得到了广泛的应用；但和线性电源相比，开关电源的电磁干扰比较严重，是使用中的一个突出问题。开关电源的电磁干扰既可以对电网造成污染，又会对负载和其他电气设备形成干扰，是比较典型的干扰源之一。该案例的实施过程：

1.了解开关电源中的电磁干扰源

开关电源主电路的电磁干扰源有开关管、整流二极管和非线性无源元件（如带磁芯的电感器、高频变压器）等；控制电路的电磁干扰则有开关电路、时钟脉冲源。

开关电源的基本原理电路如图1所示，主要由两部分组成：四个二极管组成的不控整流桥把50赫兹交流市电转换成直流电加在输出电容上；降压型DC/DC斩波器通过对可控开关管的控制进一步转换成需要的直流电压；控制电路部分完成对输出电压的稳定控制。这类开关电源中产生的干扰分为三类：第一类是电网电源频率的各次谐波，这是因为通过不控整流桥的输入电流为周期脉冲波。由电磁干扰源的频率特性知道，脉冲越窄，频谱越宽，越平坦。第二类是DC/DC崭波电路产生的开关频率及其倍数频率附近的干扰。第三类干扰则出现在数十兆Hz上，这些干扰是由于开关本身通断时器件内部的瞬变过程引起，与开关器件内部的载流子运动有关，称为开关暂态干扰。这三类传导干扰的频段不同，采取的抑制措施也不同，特别是开关频率及其倍数频率附近的干扰是造成含有开关电源的电气设备电磁兼容测试不合格的主要原因。通常用来抑制射频段开关频率次谐波干扰的方法是安装EMI滤波器。这些知识由学生课下查找相关资料获得。

2.了解电磁兼容测试与标准

在用电设备或系统的整个设计和试制阶段，为确保其电磁兼容性，必须进行电磁兼容性测试。这种诊断性的测试有助于识别潜在的干扰问题范围，有助于测量各种补救方法的有效性。电磁兼容发射测试包括传导发射测试和辐射发射测试，结合电磁兼容标准GJB152A-97中传导测试项目CE102—10kHz～10MHz电源线传导发射，采用频谱仪进行测试。测试频谱如图2所示，直线为发射限值，曲线为开关电源火线实测频谱，可见在开关频率33kHz处超标幅度为21dB，需要安装EMI滤波器。

3.进行EMI滤波器设计

要使EMI滤波器对EMI信号有最佳的衰减特性，EMI滤波器必须同时能抑制共模干扰和差模干扰。典型的EMI滤波器的电路原理图如图3所示，L11、L21、L22、L23为电感元件，其中，L11和L21为共模扼流圈是用来抑制共模干扰的，L22和L23分别接在电源的进线和出线，是用来抑制差模干扰的；C11、C12、C13 、C21、C22、C23为安规电容，其中，C11和C22是X电容，跨接在两电源线上，用来抑制差模干扰；C12、C13、C22、C23是Y电容，接在电源线与地之间，用来抑制共模干扰。图3给出的EMI滤波器是2级π型结构，除此之外，还有L型、C型、T型等，分别适用于不同场合，需要根据电源内阻和负载阻抗合理选取。由学生设计出合适参数的EMI滤波器，正确安装EMI滤波器后进行CE102项目的测试结果如图4所示，由图可见，实测曲线没有超过限值。对照实物现场讲授，让学生亲自参与体验，就能够感受到EMI滤波器抑制传导干扰的效果。

四、结语

“电磁兼容”这门课程是一门新兴的综合性交叉学科，也是一门实用性极强的学科。它起源于解决实际无线电干扰问题，又在处理用电设备或系统的电磁兼容问题过程中获得了发展。现有的完全以教师讲授为主的传统教学方法不能满足培养应用型人才的办学要求，借助案例导入式教学方法，使得学生在掌握电磁兼容理论知识的基础上，不仅可以巩固学生对所学课程理论的理解，为综合运用所学知识解决实际问题做好准备，还能给学生创造一个身临其境的感觉，激发其学习的积极性。本文通过“开关电源EMI滤波器设计”教学案例的导入，使学生不仅对电磁干扰抑制措施之一滤波的原理及设计方法有了深切认识，还对开关电源这一典型干扰源的特性以及电磁干扰的测量及标准有了进一步认识。实践表明，该方法可以帮助学生们由浅入深，化难为易，提高学习效率。

参考文献：

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[4]雷绍兰，刘述喜，杨佳，等.“电磁兼容理论”教学改革探索与实践[J].中国电力教育，2010，（6）：118-119.

[5]陈凌.管理类课程的“导入式”教学模式探索[J].中国电力教育，2008，（11）：64-65.

[6]张利娜，张戈.案例教学在数字电子技术课程中的应用研究[J].中国电力教育，2011，（6）：173-174.

（责任编辑：王意琴）

作者：李玉梅?卜乐平