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在開關電源中的電子干擾分析及其解決辦法

作者: 時間:2013-12-24 來源:網(wǎng)絡 收藏

因體積小、功率因數(shù)較大等優(yōu)點,在通信、控制、計算機等領域應用廣泛。但由于會產(chǎn)生電磁干擾,其進一步的應用受到一定程度上的限制。本文將分析電磁干擾的各種產(chǎn)生機理,并在其基礎之上,提出的電磁兼容設計方法。

本文引用地址:http://m.butianyuan.cn/article/227275.htm

開關電源的電磁干擾分析

開關電源的結構如圖1所示。首先將工頻交流整流為直流,再逆變?yōu)楦哳l,最后再經(jīng)整流濾波電路輸出,得到穩(wěn)定的直流電壓。電路設計及布局不合理、機械振動、接地不良等都會形成內(nèi)部電磁干擾。同時,變壓器的漏感和輸出二極管的反向恢復電流造成的尖峰,也是潛在的強干擾源。

在開關電源中的電子干擾分析及其解決辦法


圖1 AC/DC開關電源基本框圖

1 內(nèi)部干擾源

● 開關電路

開關電路主要由開關管和高頻變壓器組成。開關管及其散熱片與外殼和電源內(nèi)部的引線間存在分布電容,它產(chǎn)生的du/dt具有較大幅度的脈沖,頻帶較寬且諧波豐富。開關管負載為高頻變壓器初級線圈,是感性負載。當原來導通的開關管關斷時,高頻變壓器的漏感產(chǎn)生了反電勢E=-Ldi/dt,其值與集電極的電流變化率成正比,與漏感成正比,迭加在關斷電壓上,形成關斷電壓尖峰,從而形成傳導干擾。

● 整流電路的整流二極管

輸出整流二極管截止時有一個反向電流,其恢復到零點的時間與結電容等因素有關。它會在變壓器漏感和其他分布參數(shù)的影響下產(chǎn)生很大的電流變化di/dt,產(chǎn)生較強的高頻干擾,頻率可達幾十兆赫茲。

● 雜散參數(shù)

由于工作在較高頻率,開關電源中的低頻元器件特性會發(fā)生變化,由此產(chǎn)生噪聲。在高頻時,雜散參數(shù)對耦合通道的特性影響很大,而分布電容成為電磁干擾的通道。

2 外部干擾源

外部干擾源可以分為電源干擾和雷電干擾,而電源干擾以“共?!焙汀安钅!狈绞酱嬖?。同時,由于交流電網(wǎng)直接連到整流橋和濾波電路上,在半個周期內(nèi),只有輸入電壓的峰值時間才有輸入電流,導致電源的輸入功率因數(shù)很低(大約為0.6)。而且,該電流含有大量電流諧波分量,會對電網(wǎng)產(chǎn)生諧波“污染”。開關電源的EMC設計

產(chǎn)生電磁干擾有3個必要條件:干擾源、傳輸介質(zhì)、敏感設備,EMC設計的目的就是破壞這3個條件中的一個。針對于此,主要采取的方法有:電路措施、EMI濾波、屏蔽、印制電路板抗干擾設計等。

1 降低開關損耗和開關噪聲的軟開關技術

軟開關是在硬開關基礎上發(fā)展起來的一種基于諧振技術或利用控制技術實現(xiàn)的在零電壓/電流狀態(tài)下的先進開關技術。

軟開關的實現(xiàn)方法是:在原電路中增加小電感、電容等諧振元件,在開關過程前后引入諧振,消除電壓、電流的重疊。圖2給出了一種使用軟開關技術的基本開關單元。

在開關電源中的電子干擾分析及其解決辦法

圖2 降壓斬波器中的基本開關單元

2 減小干擾源干擾能量的緩沖電路

在開關控制電源的輸入部分加入緩沖電路(見圖3),其由線性阻抗穩(wěn)定網(wǎng)絡組成,用于消除電力線干擾、電快速瞬變、電涌、電壓高低變化和電力線諧波等潛在的干擾。緩沖電路器件參數(shù)為D1為MUR460,R1=500Ω,C=6nF,L=36mH,R=150Ω。


關鍵詞: 開關電源 電子干擾

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