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開(kāi)關(guān)電源噪音來(lái)源與抑制噪音方法詳解

文章出處:東莞市宏聚電子五金制品有限公司 人氣:-發(fā)表時(shí)間:2020-01-03 16:58:00

采用功率因數(shù)校正(PFC)技術(shù)和軟開(kāi)關(guān)功率變換技術(shù)能大大降低噪聲幅度。

1、電路上的措施

開(kāi)關(guān)電源產(chǎn)生電磁干擾的主要原因是電壓和電流的急劇變化,因此需要盡可能地降低電路中的電壓和電流的變化率(du/dt、di/dt)。采用吸收電路也是抑制電磁干擾的好辦法。吸收電路的基本原理就是開(kāi)關(guān)斷開(kāi)時(shí)為開(kāi)關(guān)提供旁路,吸收蓄積在寄生分布參數(shù)中的能量,從而抑制干擾發(fā)生。常用的吸收電路有RC、RCD、LC無(wú)源吸收網(wǎng)絡(luò)和有源吸收網(wǎng)絡(luò)。

濾波是抑制傳導(dǎo)干擾的一種很好的方法。例如,在電源輸入端接上濾波器可以抑制開(kāi)關(guān)電源產(chǎn)生并向電網(wǎng)反饋的干擾,也可以抑制來(lái)自電網(wǎng)的噪聲對(duì)電源本身的侵害。在濾波電路中,還采用很多專(zhuān)用的濾波元件,如穿心電容器,三端電容器,鐵氧體磁環(huán),他們能夠改善電路的濾波特性。恰當(dāng)?shù)脑O(shè)計(jì)或選擇濾波器,并正確地安裝濾波器,是抗干擾技術(shù)的重要組成部分。

2、結(jié)構(gòu)上的措施:屏蔽

屏蔽是解決電磁兼容問(wèn)題的重要手段之一,目的是切斷電磁波的傳播途徑。大部分電磁兼容問(wèn)題都可以通過(guò)電磁屏蔽來(lái)解決。用電磁屏蔽的方法解決電磁干擾問(wèn)題的最大好處是不會(huì)影響電路的正常工作。


屏蔽分為電屏蔽、磁屏蔽和電磁屏蔽。

對(duì)開(kāi)關(guān)電源來(lái)說(shuō),主要是要做好機(jī)殼的屏蔽、高頻變壓器的屏蔽、開(kāi)關(guān)管和整流二極管的屏蔽以及控制、驅(qū)動(dòng)電路的屏蔽等,并要通過(guò)各種方法提高屏蔽效能。


開(kāi)關(guān)電源的工作過(guò)程相當(dāng)容易理解,在線(xiàn)性電源中,讓功率晶體管工作在線(xiàn)性模式,與線(xiàn)性電源不同的是,PWM開(kāi)關(guān)電源是讓功率晶體管工作在導(dǎo)通和關(guān)斷的狀態(tài),在這兩種狀態(tài)中,加在功率晶體管上的伏-安乘積是很小的(在導(dǎo)通時(shí),電壓低,電流大;關(guān)斷時(shí),電壓高,電流?。?功率器件上的伏安乘積就是功率半導(dǎo)體器件上所產(chǎn)生的損耗。


與線(xiàn)性電源相比,PWM開(kāi)關(guān)電源更為有效的工作過(guò)程是通過(guò)“斬波”,即把輸入的直流電壓斬成幅值等于輸入電壓幅值的脈沖電壓來(lái)實(shí)現(xiàn)的。

脈沖的占空比由開(kāi)關(guān)電源的控制器來(lái)調(diào)節(jié)。一旦輸入電壓被斬成交流方波,其幅值就可以通過(guò)變壓器來(lái)升高或降低。通過(guò)增加變壓器的二次繞組數(shù)就可以增加輸出的電壓值。最后這些交流波形經(jīng)過(guò)整流濾波后就得到直流輸出電壓。

控制器的主要目的是保持輸出電壓穩(wěn)定,其工作過(guò)程與線(xiàn)性形式的控制器很類(lèi)似。也就是說(shuō)控制器的功能塊、電壓參考和誤差放大器,可以設(shè)計(jì)成與線(xiàn)性調(diào)節(jié)器相同。他們的不同之處在于,誤差放大器的輸出(誤差電壓)在驅(qū)動(dòng)功率管之前要經(jīng)過(guò)一個(gè)電壓/脈沖寬度轉(zhuǎn)換單元。

開(kāi)關(guān)電源有兩種主要的工作方式:正激式變換和升壓式變換。盡管它們各部分的布置差別很小,但是工作過(guò)程相差很大,在特定的應(yīng)用場(chǎng)合下各有優(yōu)點(diǎn)。


由以上分析可以知道開(kāi)關(guān)電源中的噪聲干擾源很多,干擾途徑是多種多樣的,影響較大的噪聲干擾源可以歸納為以下三種:

1、二極管的反向恢復(fù)時(shí)間引起的干擾。


2、開(kāi)關(guān)管工作時(shí)產(chǎn)生的諧波干擾。


功率開(kāi)關(guān)管在導(dǎo)通時(shí)流過(guò)較大的脈沖電流,在截止期間,高頻變壓器繞組漏感引起的電流突變,也會(huì)產(chǎn)生尖峰干擾。


3、交流輸入回路產(chǎn)生的干擾。

開(kāi)關(guān)電源輸入端整流管在反向恢復(fù)期間也會(huì)引起高頻衰減振蕩產(chǎn)生干擾。一般整流電路后面總要接比較大的濾波電容,因而整流管的導(dǎo)通角較小,會(huì)引起很大的充電電流,使交流輸入側(cè)的交流電流發(fā)生畸變,影響了電網(wǎng)的供電質(zhì)量。另外,濾波電容的等效串聯(lián)電感對(duì)產(chǎn)生干擾也有較大的影響。


所有這些干擾按傳播途徑可以分為傳導(dǎo)干擾和輻射干擾兩類(lèi)。開(kāi)關(guān)電源產(chǎn)生的尖峰干擾和諧波干擾能量通過(guò)開(kāi)關(guān)電源輸入輸出線(xiàn)傳播出去形成的干擾稱(chēng)為傳導(dǎo)干擾。諧波和寄生振蕩的能量,通過(guò)輸入輸出線(xiàn)傳播時(shí),在空間產(chǎn)生電場(chǎng)和磁場(chǎng),這些通過(guò)電磁輻射產(chǎn)生的干擾稱(chēng)為輻射干擾。

正因?yàn)殚_(kāi)關(guān)電源本身就是一個(gè)強(qiáng)干擾源、所以除了電路上采取措施抑制其電磁干擾產(chǎn)生外,還應(yīng)對(duì)開(kāi)關(guān)電源進(jìn)行有效的電磁屏蔽,濾波以及接地。


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,抑制電磁干擾也應(yīng)該從這三個(gè)方面著手。首先應(yīng)該抑制干擾源,直接消除干擾原因;其次是消除干擾源和受擾設(shè)備之間的耦合和輻射,切斷電磁干擾的傳播途徑;第三是提高受擾設(shè)備的抗擾能力,降低其對(duì)噪聲的敏感度。


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