高頻開關(guān)電源的干擾問題及解決途徑

一、高頻開關(guān)電源的干擾問題
  在目前的智能開關(guān)電源中,都有機內(nèi)微處理器或DSP,作機內(nèi)監(jiān)控和通訊之用。微處理芯片對供電電源要求很高,要求幅值相當(dāng)穩(wěn)定,更不能帶有較大尖峰毛刺,造成電磁干擾,而且要求輔助電源的交流適應(yīng)能力比整流器正常工作的范圍更廣。當(dāng)整流器接上交流輸入電時,必須是監(jiān)控部分先正常工作,進(jìn)行自檢和各種狀況的檢測,以確定整流器能否開機;如遇極高或極低交流電壓,整流器雖已停止工作,但監(jiān)控部分仍要正常工作,保持正常的監(jiān)控和通訊。
  某些電源產(chǎn)品運行過程中曾出現(xiàn)無故復(fù)位等現(xiàn)象,在進(jìn)行大功率開關(guān)電源的輔助電源設(shè)計的時候,對其進(jìn)行分析,發(fā)現(xiàn)其輔助電源在不同交流輸入電壓、不同負(fù)載條件下存在比較多的問題:交流適應(yīng)范圍窄,負(fù)載能力低,工作波形不穩(wěn)且極不對稱,出現(xiàn)偏磁,電磁干擾極嚴(yán)重等。
  一般開關(guān)整流器輔助電源的工作原理是:輸入交流電經(jīng)整流成為高壓直流電,然后經(jīng)變換電路成為低壓高頻方波,再經(jīng)由整流濾波電路成為系統(tǒng)所需的平穩(wěn)低壓直流電,一般由三端穩(wěn)壓器穩(wěn)壓,由一路直流輸出提供高頻變換驅(qū)動脈沖控制環(huán)的電壓反饋信號。由功率變換的主回路上串電阻采樣作為電流反饋信號,功率變換管的驅(qū)動脈沖由UC3844等控制芯片及其外圍電路產(chǎn)生。
 。ㄗⅲ航涣鞯蛪菏禽o助電源開始啟動工作時最低輸入電壓實測值)
  可以看到,在較低的交流輸入電壓、無電流反饋條件下輔助變壓器已經(jīng)不能正常工作,其波形的脈寬是不一樣的,有的寬有的窄,而且發(fā)生抖動,示波器已無法穩(wěn)定地抓住波形。電流反饋,波形的脈寬也是有寬有窄,占空比達(dá)到了47%,而UC3844的最大占空比僅為50%,如果增加負(fù)載,輸出電壓會降低。
  如何使輔助電源能在交流輸入的上極限、下極限電壓下穩(wěn)定工作,如何使輔助電源所帶負(fù)載從空載到過載的全范圍內(nèi)能穩(wěn)定正常工作,都有比較大的難度,這涉及幾方面的技術(shù)難題:功率器件的耐壓、過載能力;高頻變壓器的設(shè)計;驅(qū)動脈沖控制回路參數(shù)的選擇。

二、解決方法
  技術(shù)人員通過一定的理論分析和實驗摸索,對輔助變壓器和控制回路作了相應(yīng)的改進(jìn),終于解決了這個問題。解決辦法是:調(diào)整輔助變壓器的匝比,改變原邊匝數(shù)Np,降低原副邊匝比比例,使低電壓時的占空比減小,遠(yuǎn)小于UC3844規(guī)定的上限45%;將UC3844的電流反饋環(huán)節(jié)的RC濾波網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行參數(shù)調(diào)節(jié),通過多次實驗摸索,終于獲得了比較理想的參數(shù),濾波電容加大。再次在同樣條件下測試輔助變壓器的同一副邊繞組。
  從這4個波形可以看到改進(jìn)后的輔助電源無論在交流輸入極高或極低的情況下(且啟動工作電壓較改進(jìn)前要低一些),還是在空載或帶重負(fù)載的情況下,其工作波形都較改進(jìn)前更穩(wěn)定,脈寬對稱更均衡,而且?guī)лd能力明顯優(yōu)于改進(jìn)前。對比在低輸入電壓下,改進(jìn)后的占空比相對改進(jìn)前的占空比下降了7%,表明輔助電源的交流輸入在增加負(fù)載的情況下,輸出電壓仍能保持穩(wěn)定,帶載能力明顯強于改進(jìn)前,輔助電源改進(jìn)工作取得了明顯效果。

三、經(jīng)驗總結(jié)
  在輔助電源的改進(jìn)過程中,技術(shù)人員曾經(jīng)從多個方面入手,包括改變電壓反饋環(huán)的PI調(diào)節(jié)參數(shù)、改變脈沖頻率、增大副邊整流后的濾波電容等,但沒有找到問題根源,在交流輸入高低電壓、輕載和過載等情況下,其波形仍然抖動厲害,直流輸出電壓不穩(wěn),在調(diào)節(jié)UC3844的電流反饋環(huán)節(jié)的RC濾波網(wǎng)絡(luò)參數(shù)時,也進(jìn)行了多次實驗才找到了較為合適的匹配參數(shù),由此可見,工程人員在進(jìn)行理論分析之后仍需要通過不斷實驗來驗證改進(jìn)結(jié)果。
  以上結(jié)論對采用同樣電路的其他小功率開關(guān)電源也有用處,用這種方法改變控制芯片的電流反饋環(huán)節(jié)的RC濾波網(wǎng)絡(luò)參數(shù)后也取得了明顯的效果,具體的參數(shù)因每個電路的區(qū)別而有所不同,但改進(jìn)的方向是一樣的。


【上一個】 特殊電阻在電源模塊外圍防護(hù)電路的作用 【下一個】 開關(guān)電源的基本原理和在變頻電路中的作用


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