開關(guān)電源電磁干擾機理與抑制措施

開關(guān)電源電磁攪擾按捺的意圖是使商品在一定的電磁環(huán)境下遭到電磁攪擾時,無功能的下降或毛病,能作業(yè)正常,一起對電磁環(huán)境不構(gòu)成污染。
  一、開關(guān)電源電磁攪擾的發(fā)生機理
  開關(guān)電源發(fā)生的攪擾,按噪聲攪擾源品種來分,可分為尖峰攪擾和諧波攪擾兩種。若按耦合通路來分,可分為傳導(dǎo)攪擾和輻射攪擾兩種,F(xiàn)在按噪聲攪擾源來別離闡明;
  1、二極管的反向康復(fù)時間導(dǎo)致的攪擾
  高頻整流回路中的整流二極管正導(dǎo)游通時有較大的正向電流流過,在其受反偏電壓而轉(zhuǎn)向截止時,因為pn結(jié)中有較多的載流子積累,因而在載流子不見之前的一段時間里,電流會反向活動,致使載流子不見的反向康復(fù)電流急劇減少而發(fā)作很大的電流改變(di/dt)。
  2開關(guān)管作業(yè)時發(fā)生的諧波攪擾
  功率開關(guān)管在導(dǎo)通時流過較大的脈沖電流。例如正激型,推挽型和橋式變換器的輸入電流波形在阻性負載時近似為矩形波,其中富含豐厚的高次諧波重量。當選用零電流、零電壓開關(guān)時,這種諧波攪擾將會很小。別的,功率開關(guān)管在截止期間,高頻變壓器繞組漏感導(dǎo)致的電流驟變,也會發(fā)生尖峰攪擾。
  3溝通輸入回路發(fā)生的攪擾
  無工頻變壓器的開關(guān)電源輸入端整流管在反向康復(fù)期間會導(dǎo)致高頻衰減振動發(fā)生攪擾。
  開關(guān)電源發(fā)生的尖峰攪擾和諧波攪擾能量,經(jīng)過開關(guān)電源的輸入輸出線傳達出去而構(gòu)成的攪擾稱之為傳導(dǎo)攪擾;而諧波和寄生振動的能量,經(jīng)過輸入輸出線傳達時,都會在空間發(fā)生電場和磁場。這種經(jīng)過電磁輻射發(fā)生的攪擾稱為輻射攪擾。
  4、別的要素
  元器材的寄生參數(shù),開關(guān)電源的原理圖規(guī)劃不行完美,打印線路板(pcb)走線一般選用手藝布置,具有很大的隨意性,pcb的近場攪擾大,并且打印板上器材的裝置、放置,以及方位的不合理都會構(gòu)成emi攪擾。
  二、電磁攪擾的有關(guān)理論
  1、開關(guān)電源的首要電磁攪擾源
  開關(guān)電源中的電磁攪擾源首要有開關(guān)器材、二極管和非線性無源元件。在開關(guān)電源中,印制板布線不妥也是導(dǎo)致電磁攪擾的一個首要因數(shù)。
  1.1開關(guān)電路發(fā)生的電磁攪擾
  對開關(guān)電源來說,開關(guān)電路發(fā)生的電磁攪擾是其首要攪擾源之一。開關(guān)電路是開關(guān)電源的中心,首要由開關(guān)管和高額變壓器構(gòu)成。他發(fā)生的dv/dt具有較大的脈沖,頻帶較寬且諧波豐厚。這種脈沖攪擾發(fā)生的首要要素是:
  (1)開關(guān)管負載為高頻變壓器初級線圈,是理性負載。在開關(guān)導(dǎo)通剎那間,初級線圈發(fā)生很大的涌流,并在初級線圈的兩頭呈現(xiàn)較高的浪涌尖峰電壓.在開關(guān)管斷開剎那間,因為初級線圈的漏磁通,致使一有些能量沒有從一次線圈傳輸?shù)蕉尉圈,儲藏在電感中的這有些能量將和集電極電路中的電容、電阻構(gòu)成帶有尖峰的衰減振動,疊加在關(guān)斷電壓上,構(gòu)成關(guān)斷尖峰電壓。
  這種電源電壓中止會發(fā)生與初級線圈接通時相同的磁化沖擊電流瞬變,這個噪聲會傳導(dǎo)到輸入輸出端,構(gòu)成傳導(dǎo)攪擾,重者有也許擊穿開關(guān)管。
  (2)脈沖變壓器初級線圈,開關(guān)管和濾波電容構(gòu)成的高頻開關(guān)電流環(huán)路也許發(fā)生較大的空間輻射,構(gòu)成輻射攪擾,假如電容濾波容量缺乏或高頻特性欠好,電容上的高頻阻抗會使高頻電流以差模方式傳導(dǎo)到溝通電源中構(gòu)成傳導(dǎo)攪擾。
1.1.2二極管整流電路發(fā)生的電磁攪擾
  主電路中整流二極管發(fā)生的反向康復(fù)電流的1di/dt1遠比續(xù)流二極管康復(fù)電流Idi/dtl小得多。作為電磁攪擾源來研討,整流二極管反向康復(fù)電流構(gòu)成的攪擾強度大,頻帶寬。整流二極管發(fā)生的電壓跳變遠小于電源中的功率開關(guān)管導(dǎo)通和關(guān)斷時發(fā)生的電壓跳變。因而,不計整流二極管發(fā)生的Idv/dtI和Idi/dtl的影響,而把整流電路當成電磁攪擾耦合通道的一有些來研討也是可以的。

  2、開關(guān)電源電磁攪擾的耦合通道
  開關(guān)電源經(jīng)過耦合通道對自身發(fā)生攪擾。一般多選用差模和共模攪擾加以分析。
  “共模攪擾”是指攪擾巨細和方向共同,其存在于電源任何一相對大地,或中線對大地間。共模攪擾也稱縱模攪擾、不對稱攪擾或接地攪擾。是載流體與大地之間的攪擾。
  “差模攪擾”是指攪擾巨細持平,方向相反,其存在于電源相線與中線之間。差模攪擾也稱常模攪擾、橫模攪擾或?qū)ΨQ攪擾。·這是載流體之間的攪擾。

  共模攪擾闡明晰攪擾是由輻射或串擾耦合到電路中的。而差模攪擾則闡明晰攪擾是源于同一條電路的。一般這兩種攪擾是一起存在的,因為線路阻抗的不平衡,兩種攪擾在傳輸中還會互相轉(zhuǎn)化.所以狀況非常復(fù)雜。

  三、按捺攪擾的幾種方法
  構(gòu)成電磁攪擾的三要素是攪擾源、傳達路徑和受擾設(shè)備。因而,按捺電磁攪擾也應(yīng)當從這3方面著手。首要應(yīng)當按捺攪擾源,直接消除攪擾要素,其次是消除攪擾源和受擾設(shè)備之間的耦合和輻射,堵截電磁攪擾的傳達路徑;第三是進步受擾設(shè)備的抗擾能力,減低其對噪聲的敏感度,F(xiàn)在按捺攪擾的幾種方法基本上都是用堵截電磁攪擾源和受擾設(shè)備之間的耦合通道,它們確是卓有成效的方法。常用的方法是屏蔽、接地和濾波。

  選用屏蔽技能可以有用地按捺開關(guān)電源的電磁輻射攪擾。例如,功率開關(guān)管和輸出二極管一般有較大的功率損耗,為了散熱往往需求裝置散熱器或直接裝置在電源底板上。器材裝置時需求導(dǎo)熱功能好的絕緣片進行絕緣.這就使器材與底板和散熱器之間發(fā)生了分布電容,開關(guān)電源的底板是溝通電源的地線,因而經(jīng)過器材與底板之間的分布電容將電磁攪擾耦合到溝通輸入端發(fā)生共模攪擾,處理這個疑問的方法是選用兩層絕緣片之間夾一層屏蔽片,并把屏蔽片接到直流地上,割斷了射頻攪擾向輸入電網(wǎng)傳達的路徑。為了按捺開關(guān)電源發(fā)生的輻射,電磁攪擾對別的電子設(shè)備的影響,可徹底依照對磁場屏蔽的方法來加工屏蔽罩,然后將整個屏蔽罩與體系的機殼和地銜接為一體,就能對電磁場進行有用的屏蔽。電源某些有些與大地相連可以起到按捺攪擾的效果。例如,靜電屏蔽層接地可以按捺改變電場的攪擾。

  電磁屏蔽用的導(dǎo)體準則上可以不接地,但不接地的屏蔽導(dǎo)體時常增強靜電耦合而發(fā)生所謂“負靜電屏蔽”效應(yīng)。所以仍以接地為好,這么使電磁屏蔽能一起表現(xiàn)靜電屏蔽的效果。電路的公共參閱點與大地相連,可為信號回路供給安穩(wěn)的參閱電位。因而,體系中的安全維護地線、屏蔽接地線和公共參閱地線各自構(gòu)成接地母線后,終究都與大地相連.

  在電路體系規(guī)劃中應(yīng)遵循。一點接地”的準則,假如構(gòu)成多點接地,會呈現(xiàn)閉合的接地環(huán)路,當磁力線穿過該回路時將發(fā)生磁感應(yīng)噪聲,實際上很難完成“一點接地”。因而,為下降接地阻抗,消除分布電容的影響而采納平面式或多點接地.使用一個導(dǎo)電平面(底板或多層印制板電路的導(dǎo)電平面層等)作為參閱地。需求接地的各有些就近接到該參閱地上。為進一步減小接地回路的壓降,可用旁路電容減少返回電流的幅值。在低頻和高頻共存的電路體系中,應(yīng)別離將低頻電路、高頻電路、功率電路的地線獨自銜接后,再銜接到公共參閱點上。

  濾波是按捺傳導(dǎo)攪擾的一種極好的方法。例如,在電源輸入端接上濾波器,可以按捺開關(guān)電源發(fā)生并向電網(wǎng)反應(yīng)的攪擾.也可以按捺來自電網(wǎng)的噪聲對電源自身的損害。在濾波電路中,還選用許多專用的濾波元件,如穿心電容器、三端電容器、鐵氧體磁環(huán),它們可以改進電路的濾渡特性。恰當?shù)匾?guī)劃或選擇濾波器,并正確地裝置和使用濾波器,是抗攪擾技能的主要構(gòu)成有些。
  發(fā)生開關(guān)電源電磁攪擾的要素還許多,按捺電磁攪擾還有很多的作業(yè)。全部按捺開關(guān)電源的各種噪聲會使開關(guān)電源得到更廣泛的使用。


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