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开关电源产生电磁干扰的具体原因与抑制方法解

关于开关电源EMI(Electro-Magnetic Interference)的钻研,有些从EMI孕育发生的机理启程,有些从EMI 孕育发生的影响启程,都提出了许多实用有代价的规划。这里阐发与对照了几种有效的规划,并为开关电源EMI的抑制步伐提出新的参考建议。

开关电源电磁滋扰的产活力理

开关电源孕育发生的滋扰,按噪声滋扰源种类来分,可分为尖峰滋扰折衷波滋扰两种;若按耦合通路来分,可分为传导滋扰和辐射滋扰两种。现在按噪声滋扰源来分手阐明:

1、二极管的反向规复光阴引起的滋扰

高频整流回路中的整流二极管正领导通时有较大年夜的正向电流流过,在其受反偏电压而转向截止时,因为PN结中有较多的载流子积累,因而在载流子消掉之前的一段光阴里,电流会反向流动,致使载流子消掉的反向规复电流急剧削减而发生很大年夜的电流变更(di/dt)。

2、开关督事情时孕育发生的谐波滋扰

功率开关管在导通时流过较大年夜的脉冲电流。例如正激型、推挽型和桥式变换器的输入电流波形在阻性负载时近似为矩形波,此中含有富厚的高次谐波分量。当采纳零电流、零电压开关时,这种谐波滋扰将会很小。别的,功率开关管在截止时代,高频变压器绕组漏感引起的电流突变,也会孕育发生尖峰滋扰。

3、交流输入回路孕育发生的滋扰

无工频变压器的开关电源输入端整流管在反向规复时代会引起高频衰减振荡孕育发生滋扰。开关电源孕育发生的尖峰滋扰折衷波滋扰能量,经由过程开关电源的输入输出线传播出去而形成的滋扰称之为传导滋扰;而谐波和寄生振荡的能量,经由过程输入输出线传播时,都邑在空间孕育发生电场和磁场。这种经由过程电磁辐射孕育发生的滋扰称为辐射滋扰。

4、其他缘故原由

元器件的寄生参数,开关电源的道理图设计不敷完美,印刷线路板PCB)走线平日采纳手工部署,具有很大年夜的随意性,PCB的近场滋扰大年夜,并且印刷板上器件的安装、放置,以及方位的分歧理都邑造成EMI滋扰。

开关电源EMI的特征

作为事情于开关状态的能量转换装配,开关电源的电压、电流变更率很高,孕育发生的滋扰强度较大年夜;滋扰源主要集中在功率开关时代以及与之相连的散热器和高平变压器,相对付数字电路滋扰源的位置较为清楚;开关频率不高(从几十千赫和数兆赫兹),主要的滋扰形式是传导滋扰和近场滋扰;而印刷线路板(PCB)走线平日采纳手工布线,具有更大年夜的随意性,这增添了PCB散播参数的提取和近场滋扰预计的难度。

EMI测试技巧

今朝诊断差模共模滋扰的三种措施:射频电流探头、差模抑制收集、噪声分离收集。用射频电流探头是丈量差模 共模滋扰最简单的措施,但丈量结果与标准限值对照要颠末较繁杂的换算。差模抑制收集布局对照简单,丈量结果可直接与标准限值对照,但只能丈量共模滋扰。噪声分离收集是最抱负的措施,但其关键部件变压器的制造要求很高。

今朝抑制滋扰的几种步伐

形成电磁滋扰的三要素是滋扰源、传播道路和受扰设备。因而,抑制电磁滋扰也应该从这三方面动手。首先应该抑制滋扰源,直接打消滋扰缘故原由;其次是打消滋扰源和受扰设备之间的耦合和辐射,堵截电磁滋扰的传播道路;第三是前进受扰设备的抗扰能力,减低其对噪声的敏感度。今朝抑制滋扰的几种步伐基础上都是用堵截电磁滋扰源和受扰设备之间的耦合通道,它们确是行之有效的法子。常用的措施是樊篱、接地和滤波。

采纳樊篱技巧可以有效地抑制开关电源的电磁辐射滋扰。例如,功率开关管和输出二极管平日有较大年夜的功率损耗,为了散热每每必要安装散热器或直接安装在电源底板上。器件安装时必要导热机能好的绝缘片进行绝缘,这就使器件与底板和散热器之间孕育发生了散播电容,开关电源的底板是交流电源的地线,因而经由过程器件与底板之间的散播电容将电磁滋扰耦合到交流输入端孕育发生共模滋扰,办理这个问题的法子是采纳两层绝缘片之间夹一层樊篱片,并把樊篱片接到直流地上,切断了射频滋扰向输入电网传播的道路。为了抑制开关电源孕育发生的辐射,电磁滋扰对其他电子设备的影响,可完全按照对磁场樊篱的措施来加工樊篱罩,然后将全部樊篱罩与系统的机壳和地连接为一体,就能对电磁场进行有效的樊篱。电源某些部分与大年夜地相连可以起到抑制滋扰的感化。例如,静电樊篱层接地可以抑制变更电场的滋扰;电磁樊篱用的导体原则上可以不接地,但不接地的樊篱导体时常增强静电耦合而孕育发生所谓负静电樊篱效应,以是仍以接地为好,这样使电磁樊篱能同时发挥静电樊篱的感化。电路的公共参考点与大年夜地相连,可为旌旗灯号回路供给稳定的参考电位。是以,系统中的安然保护地线、樊篱接地线和公共参考地线各自形成接地母线后,终极都与大年夜地相连。

在电路系统设计中应遵照一点接地的原则,假如形成多点接地,会呈现闭合的接地环路,当磁力线穿过该回路时将孕育发生磁感应噪声,实际上很难实现一点接地。是以,为低落接地阻抗,打消失播电容的影响而采取平面式或多点接地,使用一个导电平面(底板或多层印制板电路的导电平面层等)作为参考地,必要接地的各部分就近接到该参考地上。为进一步减小接地回路的压降,可用旁路电容削减返回电流的幅值。在低频和高频共存的电路系统中,应分手将低频电路、高频电路、功率电路的地线零丁连接后,再连接到公共参考点上。

滤波是抑制传导滋扰的一种很好的法子。例如,在电源输入端接上滤波器,可以抑制开关电源孕育发生并向电网反馈的滋扰,也可以抑制来自电网的噪声对电源本身的损害。在滤波电路中,还采纳很多专用的滤波元件,如穿心电容器、三端电容器、铁氧体磁环,它们能够改良电路的滤波特点。恰当地设计或选择滤波器,并精确地安装和应用滤波器,是抗滋扰技巧的紧张组成部分。

责任编辑;zl

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