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《小議開關(guān)電源電磁干擾機(jī)理與抑制措施》由會員上傳分享,免費(fèi)在線閱讀,更多相關(guān)內(nèi)容在學(xué)術(shù)論文-天天文庫。
1、小議開關(guān)電源電磁干擾機(jī)理與抑制措施 摘要:目前,許多大學(xué)及科研單位都進(jìn)行了開關(guān)電源電磁干擾抑制的研究。他們中有些從電磁產(chǎn)生的機(jī)理出發(fā),有些從電磁產(chǎn)生的影響出發(fā),都提出了許多實(shí)用有價值的方案。本文先分析了開關(guān)電源產(chǎn)生電磁干擾的機(jī)理,,就目前幾種有效的開關(guān)電源電磁干擾措施進(jìn)行了分析比較?! £P(guān)鍵詞:開關(guān)電源;電磁干擾;抑制措施;耦合 開關(guān)電源電磁干擾抑制的目的是使產(chǎn)品在一定的電磁環(huán)境下受到電磁干擾時,無性能的下降或故障,能工作正常,同時對電磁環(huán)境不構(gòu)成污染。 一 開關(guān)電源電磁干擾的產(chǎn)生機(jī)理 開關(guān)電源產(chǎn)生的干擾,按噪聲干擾源種類來分,
2、可分為尖峰干擾和諧波干擾兩種。若按耦合通路來分,可分為傳導(dǎo)干擾和輻射干擾兩種?,F(xiàn)在按噪聲干擾源來分別說明; 1、二極管的反向恢復(fù)時間引起的干擾 高頻整流回路中的整流二極管正向?qū)〞r有較大的正向電流流過,在其受反偏電壓而轉(zhuǎn)向截止時,由于pn結(jié)中有較多的載流子積累,因而在載流子消失之前的一段時間里,電流會反向流動,致使載流子消失的反向恢復(fù)電流急劇減少而發(fā)生很大的電流變化(di/dt)。 2 開關(guān)管工作時產(chǎn)生的諧波干擾 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(fù)載時近似為矩形波,其中含有豐富
3、的高次諧波分量。當(dāng)采用零電流、零電壓開關(guān)時,這種諧波干擾將會很小。另外,功率開關(guān)管在截止期間,高頻變壓器繞組漏感引起的電流突變,也會產(chǎn)生尖峰干擾。 3 交流輸入回路產(chǎn)生的干擾 無工頻變壓器的開關(guān)電源輸入端整流管在反向恢復(fù)期間會引起高頻衰減振蕩產(chǎn)生干擾?! ¢_關(guān)電源產(chǎn)生的尖峰干擾和諧波干擾能量,通過開關(guān)電源的輸入輸出線傳播出去而形成的干擾稱之為傳導(dǎo)干擾;而諧波和寄生振蕩的能量,通過輸入輸出線傳播時,都會在空間產(chǎn)生電場和磁場。這種通過電磁輻射產(chǎn)生的干擾稱為輻射干擾。 4、其他原因 元器件的寄生參數(shù),開關(guān)電源的原理圖設(shè)計不夠完美,印刷線路
4、板(pcb)走線通常采用手工布置,具有很大的隨意性,pcb的近場干擾大,并且印刷板上器件的安裝、放置,以及方位的不合理都會造成emi干擾?! 《‰姶鸥蓴_的相關(guān)理論 1、開關(guān)電源的主要電磁干擾源 開關(guān)電源中的電磁干擾源主要有開關(guān)器件、二極管和非線性無源元件。在開關(guān)電源中,印制板布線不當(dāng)也是引起電磁干擾的一個主要因數(shù)?! ?.1 開關(guān)電路產(chǎn)生的電磁干擾 對開關(guān)電源來說,開關(guān)電路產(chǎn)生的電磁干擾是其主要干擾源之一。開關(guān)電路是開關(guān)電源的核心,主要由開關(guān)管和高額變壓器組成。他產(chǎn)生的dv/dt具有較大的脈沖,頻帶較寬且諧波豐富。這種脈沖干擾產(chǎn)
5、生的主要原因是: (1)開關(guān)管負(fù)載為高頻變壓器初級線圈,是感性負(fù)載。在開關(guān)導(dǎo)通瞬間,初級線圈產(chǎn)生很大的涌流,并在初級線圈的兩端出現(xiàn)較高的浪涌尖峰電壓.在開關(guān)管斷開瞬間,由于初級線圈的漏磁通,致使一部分能量沒有從一次線圈傳輸?shù)蕉尉€圈,儲藏在電感中的這部分能量將和集電極電路中的電容、電阻形成帶有尖峰的衰減振蕩,疊加在關(guān)斷電壓上,形成關(guān)斷尖峰電壓。這種電源電壓中斷會產(chǎn)生與初級線圈接通時一樣的磁化沖擊電流瞬變,這個噪聲會傳導(dǎo)到輸入輸出端,形成傳導(dǎo)干擾,重者有可能擊穿開關(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)路可能產(chǎn)生較大
6、的空間輻射,形成輻射干擾,如果電容濾波容量不足或高頻特性不好,電容上的高頻阻抗會使高頻電流以差模方式傳導(dǎo)到交流電源中形成傳導(dǎo)干擾。 1.1.2 二極管整流電路產(chǎn)生的電磁干擾 主電路中整流二極管產(chǎn)生的反向恢復(fù)電流的1di/dt1遠(yuǎn)比續(xù)流二極管恢復(fù)電流Idi/dtl小得多。作為電磁干擾源來研究,整流二極管反向恢復(fù)電流形成的干擾強(qiáng)度大,頻帶寬。整流二極管產(chǎn)生的電壓跳變遠(yuǎn)小于電源中的功率開關(guān)管導(dǎo)通和關(guān)斷時產(chǎn)生的電壓跳變。因此,不計整流二極管產(chǎn)生的Idv/dtI和Idi/dtl的影響,而把整流電路當(dāng)成電磁干擾耦合通道的一部分來研究也是可以的?! ?、
7、開關(guān)電源電磁干擾的耦合通道 開關(guān)電源通過耦合通道對自身產(chǎn)生干擾。通常多采用差模和共模干擾加以分析?! 肮材8蓴_”是指干擾大小和方向一致,其存在于電源任何一相對大地,或中線對大地間。共模干擾也稱縱模干擾、不對稱干擾或接地干擾。是載流體與大地之間的干擾?! 安钅8蓴_”是指干擾大小相等,方向相反,其存在于電源相線與中線之間。差模干擾也稱常模干擾、橫模干擾或?qū)ΨQ干擾。·這是載流體之間的干擾?! 」材8蓴_說明了干擾是由輻射或串?dāng)_耦合到電路中的。而差模干擾則說明了干擾是源于同一條電路的。通常這兩種干擾是同時存在的,由于線路阻抗的不平衡,兩種干擾在傳輸中還
8、會互相轉(zhuǎn)化.所以情況非常復(fù)雜?! ∪∫种聘蓴_的幾種措施 形成電磁干擾的三要素是干擾源、傳播途徑和受擾設(shè)備。因而