开关电源的电磁兼容性设计、测试和典型案例
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前言

电源的供应是任何电子和电气装置都不能回避的大问题。早年的线性稳压电源由于稳定而可靠的工作,获得了技术界广泛的应用。但是随着集成电路的出现,特别是大规模和超大规模集成电路的出现,使得电子装置的测量、控制和执行部分被大大地缩小了,于是电源部分的尺寸和重量问题就凸显出来。开关电源的问世,使得电子装置中的电源部分开始朝高效率(电源自身的损耗被大大降低了)、高功率密度(电源自身的体积和重量都大大减小了)和更高可靠性方向发展。但干扰问题却随之而来。由于开关电源工作在比较高频率下(几十至几百千赫),开关电源本身又是一个很强的功率源,所以开关电源对电网的污染,开关电源向周围空间的辐射骚扰的发射,开关电源对同一电网中其他用电设备的高频传导干扰等电磁兼容方面的问题都成了人们关注的热点,也成了阻碍开关电源进一步推广发展的绊脚石。

自从进入20世纪90年代中期以来,世界各国从保护环境和保护人民身体健康出发,先后开展了强制性的产品认证,于是电子和电气产品的电磁兼容性问题被提高到前所未有的程度,受到了制造商和消费者的重视,产品的电磁兼容性也成了产品进入世界市场大门的通行证,而开关电源的电磁兼容问题更是首当其冲。

当前,图书市场上介绍开关电源设计的书籍很多,它们分别从开关电源的基本线路、开关电源的集成电路控制芯片、开关电源的最新发展动态(如开关电源的有源滤波技术、有源功率因数控制技术和软开关技术等等)的不同侧面,对各种开关电源的设计给出了详细的叙述,这对于开关电源技术在我国的普及和发展起到了推波助澜的作用。但其中,介绍开关电源电磁兼容性问题的书籍却比较少见。但是开关电源的电磁兼容问题却又不容回避,事实上,也只有提高了开关电源的电磁兼容能力(包括要尽可能减小电磁骚扰的发射,同时还要最大限度地提高其抗干扰的能力),才能使开关电源能在更多场合下获得应用。

为此,在2005年年底,作者应电子工业出版社的编辑张榕女士之约,出版了介绍开关电源强制性产品认证和电磁兼容性问题的《开关电源的电磁兼容性设计与测试》一书,受到国内电源行业人士的欢迎,其间还再版过一次,但目前已经脱售多时。

此外,近年来,作者受国内一些专业学会、行业协会和培训机构的邀清,每年都有较多机会参加在国内各地的电磁兼容培训活动,其中不乏专场的开关电源电磁兼容的培训课程,逐年积累了一些新的话题。再有,进入21世纪以来,国内有相当多的电磁兼容标准已经修订(或面临修订),不少内容与原先的国家标准有了一定的变化,也值得介绍给读者。

近日接到电子工业出版社的张榕女士来电,说起电子工业出版社近期打算出版一套开关电源的丛书,由于我上一本介绍开关电源的电磁兼容性设计与测试书籍迄今已逾5年,故邀作者重新编写其中的电磁兼容篇。考虑到作者在电磁兼容培训活动中的话题积累,以及国内电磁兼容标准的演变,决定接受张榕女土的邀请,着手编写本书。

本书以开关电源的电磁兼容性为主线,介绍开关电源电磁兼容性的测试要求,然后比较系统地介绍了与开关电源相关的测试项目和测试方法。作为本书的重点,书中着重介绍开关电源的电磁兼容性设计和对策,包括“开关电源的电磁骚扰问题分析、骚扰的性质和骚扰抑制技术概述”,“开关电源的辐射骚扰及其抑制方法”,“开关电源传导骚扰和电源线输入滤波器”,“开关电源的瞬变干扰抑制问题”,“开关电源的印制电路板设计”,“开关电源中的高频变压器”,“适用于开关电源电磁干扰抑制的片式元件”,“开关电源电磁兼容设计、试验和对策案例分析”和“电磁兼容故障诊断和常用处理方法”等几章。其篇幅占到全书的五分之三以上,有相当一部分内容是首次出现在书本上,所以本书既可看成是我前一本书的重新再版,也可看成是一本新书,希望大家喜欢。

本书力求以实用为目的,在讲述中既有根据开关电源线路特点可以采取的骚扰抑制措施;也有根据单个对策器件的性能特点,介绍其在开关电源中的使用中应当注意的地方;另外在本书的最后两章介绍了开关电源电磁兼容设计、试验和对策的案例分析,以及电磁兼容故障诊断和常用处理方法,较好地将全书的内容梳理了一遍,使读者对开关电源的电磁兼容设计、试验和对策有了一个比较“立体”的了解。此外,本书尽量用说理的方式逐个进行叙述,避免了冗长的计算。

丰富的内容、通俗易懂和深入浅出的说明,是本书的一大特点,这一特点对于从事开关电源设计,以及从事电子产品设计和应用方面的工程技术人员都有很好的参考价值。

本书由钱振宇和史建华共同编著。参与本书编写的还有寿建霞、陶雪珍、钱慧洁、钱伟丰、翟晰淳和谢焱。

在本书编写过程中,作者查阅了大量参考文献(其中有相当一部分文献是从网上搜索的,由于文献几经转载,原文作者已经很难查到),作者谨向所有被参考和引用过的文献作者们表示最诚挚的谢意。

此外,作者还要深深地感谢电子工业出版社的张榕女土,没有她的诚挚邀请,也不会有这本书的顺利出版。

钱振宇 史建华