單片開關(guān)電源瞬態(tài)干擾及音頻噪聲抑制技術(shù)

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1、單片開關(guān)電源瞬態(tài)干擾及音頻噪聲抑制技術(shù)

2、第1...lunouseg(this)">瞬態(tài)干擾會(huì)造成單片開關(guān)電源輸出電壓的波動(dòng)；當(dāng)瞬態(tài)電壓疊加在整流濾波后的直流輸入電壓ＶＩ上，使ＶＩ超過內(nèi)部功率開關(guān)管的漏－源擊穿電壓Ｖ（ＢＲ）ＤＳ時(shí)，還會(huì)損壞ＴＯＰＳｗｉｔｃｈ芯片，因此必須采用抑制措施。1.1瞬態(tài)電壓的特點(diǎn)瞬態(tài)電壓的兩種典型波形分別如圖１（ａ）、（ｂ）所示。（ａ）圖是由國際電工委員會(huì)制定的ＩＥＣ１０００－４－５標(biāo)準(zhǔn)中給出的典型浪涌電壓波形，ＶＰ為浪涌電壓的峰值，通常選ＶＰ＝３０００Ｖ的測試電壓。Ｔ是浪涌電壓從０．３ＶＰ上升到０．９ＶＰ的時(shí)間間隔。Ｔ１為上升時(shí)間

3、，Ｔ１＝１．６７Ｔ＝１．２μs±30%。浪涌電壓降到0.5Vp所持續(xù)的時(shí)間為T2，T2=50μs。（b）圖示出由IEEE-587標(biāo)準(zhǔn)中給出的典型振鈴電壓波形，其峰值也是3000V（典型值）。第一個(gè)周期內(nèi)正向脈沖上升時(shí)間T1=0.5μs，持續(xù)時(shí)間T=10μs；負(fù)向脈沖的峰值已衰減為0.6Vp。1.2抑制瞬態(tài)干擾的方法1.2.1改進(jìn)電路現(xiàn)以ＴＯＰ２０２Ｙ構(gòu)成７．５Ｖ、１５Ｗ開關(guān)電源模塊的電路為例，500)this.style.ouseg(this)">闡述抑制瞬態(tài)干擾的方法。其改進(jìn)電路如圖２所示，主要做了以下改進(jìn)：①將交流兩線輸入方式改成三線輸入方式，Ｇ端接通

4、大地；②采用兩級(jí)電磁干擾（ＥＭＩ）濾波器，為避免兩個(gè)ＥＭＩ濾波器在產(chǎn)生諧振時(shí)的干擾信號(hào)互相疊加，應(yīng)使Ｌ２（Ｌ３）≤１０ｍＨ，Ｌ３≥２Ｌ２；③增加Ｃ９和Ｌ４，并將Ｃ８換成０．１μF普通電容器。C7～C9為安全電容，分別與高頻變壓器的引出端相連。其中，C7接初級(jí)直流高壓的返回端，C8接次級(jí)返回端，C9接初級(jí)直流高壓端。它們的共端則經(jīng)過濾波電感L4接通大。L4用鐵氧體磁環(huán)繞制而成。設(shè)計(jì)負(fù)印制板時(shí)，連接C7～C9的各條印制導(dǎo)線應(yīng)短而寬。采用上述連接方式可保證瞬態(tài)電流被C7～C9旁路掉，而不進(jìn)入TOP202Y中。此外，反饋繞組接地端和C4的引出端，各經(jīng)一條單獨(dú)導(dǎo)線接

5、TOP202Y的對(duì)應(yīng)管腳。旁路電容C5直接跨在控制端與源極上，以減小控制端上的噪聲電壓。④增加電阻R6，其阻值范圍在270～620Ω，它與光耦合器發(fā)射極相串聯(lián)。當(dāng)控制環(huán)路失控時(shí)，R6能限制峰值電流，使之小于芯片中關(guān)斷觸發(fā)器的關(guān)斷電流。1.2.2減小瞬態(tài)干擾的其他措施·為減小瞬態(tài)峰值電流，應(yīng)在初、次級(jí)繞組之間繞３～５層０．０５ｍｍ厚的聚酯絕緣膠布，使高頻變壓器的分布電容量降低。500)this.style.ouseg(this)">·ＴＯＰＳｗｉｔｃｈ的外接散熱器應(yīng)與芯片上的小散熱板連通。若兩者之間加絕緣墊片，且散熱器與電路連通位置又不合適，則散熱器與小散熱

6、板的分布電容就會(huì)和電路中的電感發(fā)生諧振，產(chǎn)生高頻振鈴電壓，使ＴＯＰＳｗｉｔｃｈ中的關(guān)斷觸發(fā)器誤操作?！ぬ岣哒鳂蚰蛪褐挡⑦m當(dāng)增加輸入濾波電容Ｃ１的容量?！だ霉材６罅魅?duì)過大的共模干擾電流進(jìn)行抑制?！ぴ冢保保啊保保担郑粒玫蛪狠斎霑r(shí)，選擇ＴＯＰＳｗｉｔｃｈ－ＩＩ系列產(chǎn)品，以提高芯片的漏－源擊穿電壓值?！ぴ诮涣鬟M(jìn)線端并聯(lián)一只壓敏電阻器（ＶＳＲ），對(duì)瞬態(tài)電壓進(jìn)行鉗位，電路如圖３所示。２抑制音頻噪聲500)this.style.ouseg(this)">單片開關(guān)電源的音頻噪聲用人耳即可聽到，它主要是由電容器和高頻變壓器產(chǎn)生的。2.1電容噪聲電介質(zhì)材料具有壓電效應(yīng)

7、，其形變大小與電場力的平方有關(guān)，二者呈線性或非線性關(guān)系。某些非線性電介質(zhì)在常溫下就具有壓電效應(yīng)，例如在ＴＯＰＳｗｉｔｃｈ漏極ＲＣ吸收回路中使用的耐高壓陶瓷電容器，是由非線性電介質(zhì)鈦酸鋇等材料燒結(jié)而成的，在周期性尖峰電壓的作用下，使電介質(zhì)不斷發(fā)生形變，能產(chǎn)生較大的音頻噪聲。采用耐高壓的聚脂薄膜電容能降低電容噪聲。2.2高頻變壓器噪聲高頻變壓器ＥＥ或ＥＩ型磁芯之間的吸引力，能使兩個(gè)磁芯發(fā)生位移，繞組電流相互間的引力或斥力，也能使線圈產(chǎn)生偏移。此外，受機(jī)械振動(dòng)時(shí)能導(dǎo)致周期性的形變。上述因素均會(huì)使高頻變壓器在工作時(shí)發(fā)出音頻噪聲。１０Ｗ以下單片開關(guān)電源的音頻噪聲頻率

8、，約為１０～２０ｋＨｚ。為防止磁芯之間產(chǎn)生相對(duì)位移，通常以環(huán)氧樹脂作膠合劑，將兩個(gè)磁芯的３個(gè)接觸面（含中心柱）進(jìn)行粘接。但這種剛性連接方式的效果并不理想。因?yàn)檫@無法將音頻噪聲減至最低，況且膠合劑過多，磁芯在受機(jī)械應(yīng)力時(shí)還容易折斷。國外最近采用一種特殊的"玻璃珠"（ｇｌａｓｓｂｅａｄｓ）膠合劑，來粘合ＥＥ、ＥＩ等類型的鐵氧體磁芯，效果甚佳。這種膠合劑是把玻璃珠和膠著物按照１：９的比例配制而成的混合物，它在１００°Ｃ以上的溫度環(huán)境中放置１小時(shí)即可固化。但其作用與滾珠軸承有某種相似之處，固化后每個(gè)磁芯仍能獨(dú)立地在小范圍內(nèi)變形或移位，而總體位置不變，這就對(duì)形變起到

9、了抑制作用。用玻璃珠膠合劑粘接的高頻變壓器內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖４所示。采用