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开关电源中电磁搅扰的发作及其按捺

2017-10-03 07:16分类:电工考证知识 阅读:

 

摘要:开关电源的超卓缺陷是能发作较强的电磁搅扰(EMI)。EMI信号既具流输出有很宽的频率方案,又有必定的凹凸,经传导和辐射后会污染电磁环境,对通讯设备和电子商品构成搅扰。假定处理不妥,开关电源自身就会变成一个搅扰源。电磁搅扰对开关电源的功率和安全性及运用的影响日益变成咱们注重的抢手。这篇文章剖析了开关电源中电磁搅扰发作的要素和传达途径,并提出了按捺搅扰的有用办法。

  开关电源的超卓缺陷是能发作较强的电磁搅扰(EMI)。EMI信号既具流输出有很宽的频率方案,又有必定的凹凸,经传导和辐射后会污染电磁环境,对通讯设备和电子商品构成搅扰。假定处理不妥,开关电源自身就会变成一个搅扰源。电磁搅扰对开关电源的功率和安全性及运用的影响日益变成咱们注重的抢手。这篇文章剖析了开关电源中电磁搅扰发作的要素和传达途径,并提出了按捺搅扰的有用办法。

1、导言

  电磁兼容EMC是英文electromagneticcompatibility的缩写。它包含两层意义,一是设备在作业中发作的电磁辐射有必要绑缚在必定水平内,二是设备自身要有必定的抗搅扰才干,它有必要具有三个要素:搅扰源、耦合通道、活络体。给电子线路供电的开关电源关于搅扰的按捺对确保电子体系的正常安稳作业具有首要意义。这篇文章经过剖析开关电源中的搅扰源和耦合通道,提出了按捺搅扰的有用办法。并提出了开关电源变压器的方案和制造办法。

  2、开关电源中的搅扰源和耦合通道

  开关电源首要将工频沟通电整流为直流电,然后经过开关管的操控变为高频,终究经过整流滤波电路输出,得到安稳的直流电压,因而,自身富含很多的谐波搅扰。一同,因为变压器的漏感和输出二极管的反向康来电流构成的尖峰,都会发作纷歧样程度的电磁搅扰。开关电源中的搅扰首要会集在电压、电流改动大(即dv/dt或di/dt很大)的元器材上,分外是开关管、输出二极管和高频变压器等。一同,杂散电容会将电网的噪声传导到电子体系的电源而对电子线路的作业发作搅扰。这儿咱们来剖析一下几种搅扰发作的要素及其耦合的途径。

  2.1输出整流滤波电路发作的滤波搅扰开关电源输出端遍及选用桥式整流,电容滤波电路。因为整流二极管的非线性和滤波电容的储能效果,使得输出电流变成一个时刻很短、峰值很高的周期性尖峰电流,。这种畸变的输入电流,它除了基波外,还富含丰盛的高次谐波重量。

  2.2开关电路发作的搅扰

  开关电路的基地也是首要的搅扰源之一,它首要由开关管和高频变压器构成。开关管发作的dv/dt具有较大的脉冲,频带较宽且谐波丰盛。这种脉冲搅扰发作的首要要素是:

  (1)在开关管导通刹那间,变压器初级线圈发作很大的涌流,并在初级线圈的两头呈现较高的浪涌尖峰电压;在开关断开刹那间,因为初级线圈的漏磁通,致使一有些能量没有从一次线圈传输到二次线圈,储藏在漏感中的这有些能量将和开关管自身的极间电容、电阻构成带有尖峰的衰减振动,叠加在开关管的关断电压上,构成关尖峰电压。这个噪音声会传导到输入输出端,构成传导搅扰。

  (2)输出二极管在正导游通时,PN接内的电荷被堆集,二极管加反向电压时堆集的电荷将不见并发作反向电流。因为二次整流回路中V在开关改换时频率很高,即由导通改动为截止的时刻很短,在短时刻内要让存储电荷不见就发作反向电流的浪涌。因为直流输出中的散布电容、散布电感的存在,使因浪涌致使的搅扰变成高频衰减减振动。

  (3)高频变压器初级线圈,开关管和滤波电容构成的高频开关电流环路或许发作较大的空间辐射,构成辐射搅扰。

  2.3搅扰的耦合通道

  因为变压器的初度级线圈间存在杂散电容,开关电路发作的共模搅扰经过变压器在原副边彼此传达。比照照而言,差模搅扰途径比照简略也易于处理。这篇文章首要介绍共模搅扰的发作和按捺。

  3、按捺搅扰的办法

  下面就几种搅扰讲咱们制造开关电源时的按捺办法。

  3.1电源输入EMI滤波器在电源进线端通常选用如图3所示电路。该电路对共模和差模纹波搅扰均有较好按捺效果。图中各元件的效果:

  (1)、L,C1,C2用于滤除共模搅扰信号。

  L是共模电感,通常电感量为2MH-33mH分配。

  C1,C2为旁路电容,又称Y电容。电容量恳求2200pF分配。电容量过大会影响设备的绝缘功用。

  (2)、C3,C4用于滤除差模搅扰信号。

  C3,C4为电源跨接电容,又称X电容。常用陶瓷电容或聚酯薄膜电容。电容量取0.22μF-0.47μF。

  3.2开关管和输出二极管的缓冲电路,因为开关管和输出二极管的高速开关致使的搅扰,能够经过添加缓冲电路来削减。

  3.3高频变压器的方案和制造

  变压器是开关电源的最要害器材之一。变压器不只需方案合理,在制造上也很有考究。一个好的变压器既要满意带负荷才干,还要能起到较少和按捺搅扰的效果。首要应依据输出负载的巨细挑选变压器的类型和磁芯的类型。断定变压器的线径及线数。依据bobbin的槽宽并以电流密度6A/mm2为参看,概括思考电流的趋肤效应,挑选变压器的线径及线数。依据电路的拓扑构造和方案要素,核算初度级绕组的电感量,假定是反激式电源还应核算变压器气隙的巨细,气隙的巨细挑选了变压器的带负载才干,一同也会影响变压器漏感的巨细。而漏感是发作搅扰的一个首要要素,在满意带负载才干的状况下,漏感以小些为好。变压器的构造方案和绕组分配。

  变压器有两种多见的绕法:次第绕法和夹层绕法。次第绕法通常漏感为原边电感量的5%分配,但因为初,次级只需一个触摸面,原副边间杂散电容较小。夹层绕法通常漏感为原边电感量的1-3%分配,但因为初,次级只需一个触摸面,原副边间杂散电容较大。漏感是发作搅扰的首要要素,原副边间杂散电容是搅扰的传达通道,为按捺搅扰,既要削减漏感又要减小漏感原副边间杂散电容。

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