開(kāi)關(guān)電源電磁干擾(EMI)機(jī)理及新的抑制方法
(b) 調(diào)制頻率控制原理波形圖
圖3 兩種不同的頻率調(diào)制波形
但是,隨機(jī)頻率控制在開(kāi)通時(shí)基本上采用PWM控制的方法,在關(guān)斷時(shí)才采用隨機(jī)頻率,因而其調(diào)制干擾能量的效果不是很好,抑制干擾的效果不是很理想。而最新出現(xiàn)的調(diào)制頻率控制則很好地解決了這些問(wèn)題。其原理是,將主開(kāi)關(guān)頻率進(jìn)行調(diào)制,在主頻帶周圍產(chǎn)生一系列的邊頻帶,從而將噪聲能量分布在很寬的頻帶上,降低了干擾。這種控制方法的關(guān)鍵是對(duì)頻率進(jìn)行調(diào)制,使開(kāi)關(guān)能量分布在邊頻帶的范圍,且幅值受調(diào)制系數(shù)β的影響(調(diào)制系數(shù)β=Δf/fm,Δf為相鄰邊頻帶間隔,fm為調(diào)制頻率),一般β越大調(diào)制效果越好[2][3],其控制波形如圖3(b)所示。
圖4即為一個(gè)根據(jù)調(diào)制頻率原理設(shè)計(jì)的控制電路。各種控制方法可以在不影響變換器工作特性的情況下,很好地抑制開(kāi)通、關(guān)斷時(shí)的干擾。
圖4 一個(gè)典型的調(diào)制頻率控制電路
3.2 新的無(wú)源緩沖電路設(shè)計(jì)
開(kāi)關(guān)變換器中電磁干擾是在開(kāi)關(guān)管開(kāi)關(guān)時(shí)刻產(chǎn)生的。以整流二極管為例,在開(kāi)通時(shí),其導(dǎo)通電流不僅引起大量的開(kāi)通損耗,還產(chǎn)生很大的di/dt,導(dǎo)致電磁干擾;而在關(guān)斷時(shí),其兩端的電壓快速升高,有很大的dv/dt,從而產(chǎn)生電磁干擾。緩沖電路不僅可以抑制開(kāi)通時(shí)的di/dt、限制關(guān)斷時(shí)的dv/dt,還具有電路簡(jiǎn)單、成本較低的特點(diǎn),因而得到了廣泛應(yīng)用。但是傳統(tǒng)的緩沖電路中往往采用有源輔助開(kāi)關(guān),電路復(fù)雜不易控制,并有可能導(dǎo)致更高的電壓或電流應(yīng)力,降低了可靠性。因此許多新的無(wú)源緩沖器應(yīng)運(yùn)而生,以下分別予以總結(jié)介紹。
3.2.1 二極管反向恢復(fù)電流抑制電路
對(duì)于圖5(a)的Boost電路,Q1開(kāi)通后,D1將關(guān)斷。但由于此前D1上的電流為工作電流,要降為零,其dv/dt將很高。D1的關(guān)斷只能靠反向恢復(fù)電流尖峰,而現(xiàn)有的抑制二極管反向恢復(fù)電流的方法大多只適用于特定的變換器電路,而且只對(duì)應(yīng)某一種的輸入輸出模式,適用性很差。國(guó)外有人提出了圖5(b)的電路[6],可以較好地解決這一缺陷。
圖5(b)的關(guān)鍵在于把一個(gè)輔助二極管(D2)、一個(gè)小的輔助電感(L2)與主功率電感(L1)的部分線圈串聯(lián),然后與主二極管(D1)并聯(lián)。其工作原理是,在Q1開(kāi)通時(shí),利用輔助電感及輔助二極管構(gòu)成的輔助電路進(jìn)行分流,使主二極管D1上的電流降為零,并維持到Q1關(guān)斷。由于電感L2的作用,輔助二極管D2上的反向恢復(fù)電流是很小的,可以忽略。
(a) Boost電路
(b) 二極管反向恢復(fù)電路
圖5 Boost電路及其二極管反向恢復(fù)電路
這種方法除了可用于一般的變換器電路,以限制主二極管的反向恢復(fù)電流,還可以用在輸入輸出整流二極管的恢復(fù)電流抑制上。圖6是這種應(yīng)用的舉例。這種技術(shù)應(yīng)用在一般的電源電路里,都可以獲得有效抑制反向恢復(fù)尖峰電流、降低EMI、減少損耗提高效率的效果。
(a) 輸入整流電路
(b) 輸出整流電路
圖6 輸入輸出整流二極管反向恢復(fù)電流抑制電路
評(píng)論