開關電源電磁干擾分析及其抑制

2.3 共模和差模濾波器方案

本電路主要的EMI問題是電源噪聲傳入電網(wǎng)，將原來的共模扼流圈L11與電容C11及C12組成的濾波電路變?yōu)槿鐖D6所示電路。L1，L2，C1可除去差模干擾，L3，C2，C3可除去共模干擾。L1，L2為不易磁飽和的材料；C1可選陶瓷電容；L3為共模扼流圈；選定C=C2=C3及截止頻率fo，則可根據(jù)L3=1/〔(2πfo)2C〕計算L3；選定C1及截止頻率fo，可根據(jù)L1=L2=1/〔2(2πfo)2C1〕計算L1及L2。

圖6 新的濾波電路

2.4 緩沖電路

由于開關的快速通斷，開關電流、電壓波形為脈沖形式，產(chǎn)生噪聲污染，增大了電源輸出紋波，影響了電源的性能。

在電路中，輸入為交流220V，經(jīng)整流后電容上的電壓約為交流有效值的1.2～1.4倍，即最大時為Ucm=220×1.4=308V。另外，變壓器副邊折合到原邊的電壓Up=Un×88/9，Un取副邊第一繞組的電壓，一般為9V左右，使穩(wěn)壓輸出為5V。則Up=88V。因此，開關關斷時所要承受的總電壓Ut=Ucm＋Up=308＋88=396V?？梢娪斜匾獙﹂_關進行過壓保護。電路選用的TOPSwitch開關芯片，其內(nèi)部有過壓保護和緩沖電路。為保險起見，還增加了外部的緩沖電路，由R和C組成。

未加入緩沖電路和加入緩沖電路之后開關管電壓ut和管電流ic及關斷功耗pt的波形如圖7(a)及圖7（b）所示。加RC緩沖電路后，開關電壓上升速率變慢，噪聲減弱，抑制了EMI，并且開關功耗變小，使管子不致因過流過熱而損壞。緩沖電路中的R在開關開通，電容C放電時起限流作用，避免對開關管的沖擊。

（a）沒加緩沖電路的波形（b）加緩沖電路的波形

圖7 開關管電壓和電流波形

對于開關開通時的電流沖擊，由于有變壓器原邊線圈Np的限流，在電路中沒加限流電感。

2.5 光電隔離

Flyback電路中使用PC817光耦對主電路和控制電路進行隔離。電源電路中，開關的控制非常重要，精度、穩(wěn)定性要求高，且控制電路對噪聲敏感，一旦有噪聲，控制電路中的控制信號就會紊亂，嚴重影響電源的工作和性能。因此，用PC817將電源中的兩部分進行隔離，這樣便防止了噪聲通過傳導的途徑傳入到控制電路中。

3 結語

通過EMI分析及采用相應的抑制方法，設計的開關電源具有抗電磁干擾性強，電源穩(wěn)定性高的特點。在縫紉機伺服控制系統(tǒng)中，滿足了對三菱模塊（IPM）的驅(qū)動控制，使電機運行安全可靠、穩(wěn)定。