中心議題：

• 開關電源中的電磁幹擾
• MOSFET的漏源極電壓特征參數的確定
• 開關信號電磁幹擾的頻譜情況及各參數對頻譜的影響

1引言

開(kai)關(guan)電(dian)源(yuan)是(shi)目(mu)前(qian)用(yong)途(tu)非(fei)常(chang)廣(guang)泛(fan)的(de)一(yi)種(zhong)電(dian)源(yuan)設(she)備(bei)，然(ran)而(er)隨(sui)著(zhe)開(kai)關(guan)頻(pin)率(lv)以(yi)及(ji)開(kai)關(guan)速(su)度(du)的(de)不(bu)斷(duan)提(ti)高(gao)，產(chan)生(sheng)的(de)電(dian)磁(ci)幹(gan)擾(rao)越(yue)來(lai)越(yue)大(da)，由(you)於(yu)市(shi)場(chang)準(zhun)入(ru)製(zhi)度(du)的(de)實(shi)施(shi)，電(dian)磁(ci)幹(gan)擾(rao)研(yan)究(jiu)已(yi)引(yin)起(qi)了(le)足(zu)夠(gou)的(de)重(zhong)視(shi)。幹(gan)擾(rao)源(yuan)是(shi)電(dian)磁(ci)幹(gan)擾(rao)的(de)三(san)要(yao)素(su)之(zhi)一(yi)，是(shi)電(dian)磁(ci)幹(gan)擾(rao)研(yan)究(jiu)的(de)重(zhong)要(yao)部(bu)分(fen)
，文(wen)獻(xian)[1~2]對dui幹gan擾rao源yuan進jin行xing了le說shuo明ming和he描miao述shu

，還hai有you些xie學xue者zhe對dui抑yi製zhi幹gan擾rao源yuan發fa射she的de方fang法fa和he幹gan擾rao源yuan的de輻fu射she進jin行xing了le研yan究jiu。本ben文wen從cong幹gan擾rao源yuan入ru手shou
，對dui時shi域yu開kai關guan電dian壓ya信xin號hao進jin行xing電dian磁ci幹gan擾rao特te性xing研yan究jiu，通tong過guo提ti取quMOSFET時域電壓信號的特征參數，利用傅立葉變換(FFT)法
，分析了開關信號電磁幹擾的頻譜情況以及各參數對頻譜的影響，通過Matlab仿真證明了上述分析的正確性及工程實用性。由於FFT後頻域信號的幅值差別較大

，難以研究，因此本文在FFT後，進行了對數變換
，這樣既方便研究，又便於與實際進行對比。

2開關電源中的電磁幹擾

由於開關電源運用了三極管的開關作用以及PWM技術
，使得它與線性電源相比在效率上得到了極大的提高，但是也隨之帶來了許多問題，在三極管的開關過程中，其di/dt, dv/dt的de值zhi很hen大da，這zhe使shi得de開kai關guan電dian源yuan在zai很hen寬kuan的de頻pin率lv範fan圍wei內nei的de噪zao聲sheng都dou很hen大da，這zhe些xie噪zao聲sheng經jing過guo電dian源yuan線xian傳chuan輸shu到dao電dian網wang或huo其qi它ta電dian子zi設she備bei上shang，就jiu會hui形xing成cheng電dian磁ci幹gan擾rao。開kai關guan管guan處chu的de電dian磁ci幹gan擾rao是shi引yin起qi開kai關guan電dian源yuan中zhong電dian磁ci幹gan擾rao現xian象xiang的de重zhong要yao部bu分fen，開kai關guan管guan是shi重zhong要yao幹gan擾rao源yuan。

圖1所示是某型號開關電源中MOSFETlouyuanjidedianyaboxing，youyigetixingxinhaoheyigezunizhendangxinhaodiejiaercheng
，tixingxinhaodeshangshengshijianhexiajiangshijianyibanzaishinamiaodaoyibainamiaozhijian，dianyahedianliudebianhualvhenkuai
，erzunizhendangxinhaozechengzhengxianbodezhishushuaijianxingshi
，tadezhendangzhouqiyibanweijishidaojibainamiao。youyutixingxinhaoshangshengyanxiajiangyandedi/dt, dv/dt很(hen)大(da)
，將(jiang)產(chan)生(sheng)很(hen)強(qiang)的(de)幹(gan)擾(rao)電(dian)壓(ya)和(he)電(dian)流(liu)，這(zhe)些(xie)電(dian)壓(ya)和(he)電(dian)流(liu)通(tong)過(guo)某(mou)種(zhong)耦(ou)合(he)方(fang)式(shi)傳(chuan)輸(shu)到(dao)輸(shu)入(ru)和(he)輸(shu)出(chu)端(duan)口(kou)就(jiu)會(hui)形(xing)成(cheng)電(dian)磁(ci)幹(gan)擾(rao)。在(zai)開(kai)關(guan)電(dian)源(yuan)中(zhong)，幹(gan)擾(rao)源(yuan)處(chu)的(de)電(dian)磁(ci)幹(gan)擾(rao)通(tong)常(chang)具(ju)有(you)頻(pin)譜(pu)範(fan)圍(wei)廣(guang)

，幹(gan)擾(rao)強(qiang)度(du)大(da)的(de)特(te)點(dian)。

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3 特征參數的確定

圖1中展示了一MOSFET的漏源極電壓波形
，為了研究其上升時間、下降時間、阻尼振蕩等對其頻譜的影響
，需要確定該波形的特征參數，然後運用Matlab編程仿真。由於該波形是由一個梯形信號和一個阻尼振蕩信號疊加而成
，因此可以用分段函數進行模擬。上升沿可以用式(1)表示。



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4 仿真分析

本文采用了Matlab進行仿真。圖2是根據函數(1)~(4)及確定的特征參數對圖1仿真得到的開關信號及其頻譜情況，其中
，

從cong圖tu中zhong可ke以yi看kan出chu，該gai信xin號hao的de頻pin率lv範fan圍wei很hen寬kuan，頻pin域yu信xin號hao的de幅fu值zhi也ye很hen大da，當dang然ran，這zhe些xie幹gan擾rao信xin號hao在zai耦ou合he到dao電dian源yuan外wai部bu形xing成cheng電dian磁ci幹gan擾rao時shi，能neng量liang會hui有you很hen大da的de衰shuai減jian。

仿真時，由於傅立葉變換後各頻率點的幅值變化太大，研究工作非常困難
，因此本文對傅立葉變換後的幅值進行了取對數處理，另外對1dBuV的值也進行了歸零。

開關信號的上升和下降沿對幹擾的幅值影響很大
，圖3是上升時間或下降時間為10ns時的上升沿或下降沿的頻譜，把上升時間或下降時間改為100ns再仿真時發現：當上升時間或下降時間增加時，隨著頻率的升高，幅值減小的越快，也就是說，上升或下降時間的變化對高頻幹擾幅值影響更大。表1中列出了上升時間或下降時間為10ns和100ns時，不同頻率的電磁幹擾幅值和比較結果。從圖中還可以看出在頻率為及其諧波頻率附近，電磁幹擾的幅值有一個很大的下降。

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為了研究阻尼振蕩對電磁幹擾的影響，本文同樣單獨對其進行了研究
，圖4為其頻譜

，

當把振蕩周期從10個變為5個時，對比發現：振蕩時間的長短對振蕩頻率附近的幅值影響最大

，對其它頻率的幅值影響很小。表2列出了振蕩周期分別為10個和5個時不同頻率的幅值。

由(you)以(yi)上(shang)分(fen)析(xi)可(ke)以(yi)看(kan)出(chu)
，適(shi)當(dang)的(de)增(zeng)加(jia)開(kai)關(guan)信(xin)號(hao)的(de)上(shang)升(sheng)和(he)下(xia)降(jiang)時(shi)間(jian)，可(ke)以(yi)降(jiang)低(di)電(dian)磁(ci)幹(gan)擾(rao)的(de)發(fa)射(she)
，對(dui)高(gao)頻(pin)更(geng)為(wei)明(ming)顯(xian)，盡(jin)量(liang)減(jian)小(xiao)阻(zu)尼(ni)振(zhen)蕩(dang)的(de)時(shi)間(jian)
，對(dui)振(zhen)蕩(dang)頻(pin)率(lv)附(fu)近(jin)的(de)電(dian)磁(ci)幹(gan)擾(rao)發(fa)射(she)
，具(ju)有(you)明(ming)顯(xian)的(de)效(xiao)果(guo)。

5 結論

本文研究了開關電源中MOSFET漏lou源yuan極ji電dian壓ya信xin號hao電dian磁ci幹gan擾rao的de頻pin譜pu特te性xing，發fa現xian該gai信xin號hao上shang升sheng和he下xia降jiang時shi間jian的de變bian化hua對dui高gao頻pin幹gan擾rao的de幅fu值zhi影ying響xiang更geng大da，且qie在zai頻pin率lv為wei上shang升sheng和he下xia降jiang時shi間jian的de倒dao數shu及ji其qi諧xie波bo附fu近jin
，幹gan擾rao幅fu值zhi有you一yi個ge突tu降jiang。通tong過guo研yan究jiu該gai信xin號hao中zhong阻zu尼ni振zhen蕩dang時shi間jian
、周期等參數對電磁幹擾的影響，得知振蕩時間的長短對振蕩頻率附近的幅值影響最大，對其它頻率的幅值影響很小。