基于MOS開(kāi)關(guān)的高頻高壓脈沖源中電磁兼容問(wèn)題研究

電磁干擾傳播路徑分為輻射干擾和傳導(dǎo)干擾，輻射干擾通過(guò)空間傳播，傳導(dǎo)干擾通過(guò)電路傳播。經(jīng)過(guò)分析可知，脈沖源中的干擾同樣按照傳播路徑不同可以分為以下幾種：
(1)脈沖輸出及開(kāi)關(guān)電路產(chǎn)生的輻射干擾通過(guò)空間傳播，將影響5V及350V電流源以及驅(qū)動(dòng)電路的PCB線路板及信號(hào)線。
(2)MOS開(kāi)關(guān)模塊產(chǎn)生的傳導(dǎo)干擾將沿線影響5V直流源和觸發(fā)信號(hào)的驅(qū)動(dòng)電路。在電磁兼容設(shè)計(jì)中需針對(duì)不同的干擾傳播路徑采取相應(yīng)的抑制措施。

2 脈沖源電磁兼容方案設(shè)計(jì)
經(jīng)過(guò)前面對(duì)電路中電磁干擾類型和傳播路徑的不同制定了以屏蔽、濾波為主的電磁兼容方案，制定了適用于脈沖源的具體電路。
2．1 電磁屏蔽設(shè)計(jì)
屏蔽分為主動(dòng)屏蔽和被動(dòng)屏蔽。主動(dòng)屏蔽是將干擾源限制在一定空間內(nèi)。被動(dòng)屏蔽是對(duì)敏感設(shè)備的保護(hù)，將干擾隔離在外。按照屏蔽的場(chǎng)的類型可以分為電屏蔽、磁屏蔽和電磁屏蔽。其中電屏蔽主要針對(duì)近場(chǎng)包括對(duì)靜電和低頻電場(chǎng)的屏蔽；磁屏蔽是對(duì)近場(chǎng)包括橫流磁場(chǎng)和低頻磁場(chǎng)的屏蔽；電磁屏蔽是對(duì)輻射場(chǎng)的屏蔽。
要實(shí)現(xiàn)對(duì)場(chǎng)的屏蔽必須選擇好屏蔽材料。電屏蔽和電磁屏蔽的材料一般是良性導(dǎo)體，磁屏蔽則主要依賴高導(dǎo)磁材料所具有的低磁阻使得屏蔽體內(nèi)部(外部)的磁場(chǎng)大大減弱。以往的屏蔽設(shè)計(jì)多采用銅、鋁材料，但是它們的磁導(dǎo)率μ=μ0，對(duì)于磁屏蔽的效果幾乎為零。表1示出了幾種常見(jiàn)金屬相對(duì)于銅的電導(dǎo)率、磁導(dǎo)率對(duì)比，經(jīng)過(guò)對(duì)比可以發(fā)現(xiàn)，傳統(tǒng)用于屏蔽盒設(shè)計(jì)的銅、鋁材料其相對(duì)磁導(dǎo)率都比較低而被舍棄，最終確定選取鐵材料做脈沖源的屏蔽盒。

2．2 濾波電路設(shè)計(jì)
共模干擾實(shí)質(zhì)是干擾電流在電纜中的所有導(dǎo)線上的幅度、相位相同，其電流是在電纜與大地之間形成的回路中流動(dòng)。差模干擾，是指干擾電流在信號(hào)線與信號(hào)地線之間流動(dòng)的干擾。在信號(hào)電纜中，差模電流主要是電路的工作電流。
共模扼流圈是將信號(hào)線及其回線繞在同一磁芯上，如圖4所示。其工作原理可以通過(guò)楞次定律來(lái)解釋，當(dāng)有同向的共模電流通過(guò)時(shí)，下繞組產(chǎn)生磁場(chǎng)H1并耦合到上繞組，根據(jù)楞次定律，上繞組感生的電流必定會(huì)產(chǎn)生與H1方向相反的磁場(chǎng)，而上繞組原有的電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)與H1方向相同，因此可以推知，同理下繞組的共模電流也因與上繞組耦合的磁場(chǎng)產(chǎn)生的感生電流方向相反而抵消，使得共模電流得到扼制。