開關(guān)電源中的電子干擾大解析
開關(guān)電源因體積小、功率因數(shù)較大等優(yōu)點(diǎn)，在通信、控制、計(jì)算機(jī)等領(lǐng)域應(yīng)用廣泛。但由于會(huì)產(chǎn)生電磁干擾，其進(jìn)一步的應(yīng)用受到一定程度上的限制。本文將分析開關(guān)電源電磁干擾的各種產(chǎn)生機(jī)理，并在其基礎(chǔ)之上，提出開關(guān)電源的電磁兼容設(shè)計(jì)方法。
開關(guān)電源的電磁干擾分析
首先將工頻交流整流為直流，再逆變?yōu)楦哳l，最后再經(jīng)整流濾波電路輸出，得到穩(wěn)定的直流電壓。電路設(shè)計(jì)及布局不合理、機(jī)械振動(dòng)、接地不良等都會(huì)形成內(nèi)部電磁干擾。同時(shí)，變壓器的漏感和輸出二極管的反向恢復(fù)電流造成的尖峰，也是潛在的強(qiáng)干擾源。
1 內(nèi)部干擾源
● 開關(guān)電路
開關(guān)電路主要由開關(guān)管和高頻變壓器組成。開關(guān)管及其散熱片與外殼和電源內(nèi)部的引線間存在分布電容，它產(chǎn)生的du/dt具有較大幅度的脈沖，頻帶較寬且諧波豐富。開關(guān)管負(fù)載為高頻變壓器初級(jí)線圈，是感性負(fù)載。當(dāng)原來(lái)導(dǎo)通的開關(guān)管關(guān)斷時(shí)，高頻變壓器的漏感產(chǎn)生了反電勢(shì)E=-Ldi/dt，其值與集電極的電流變化率成正比，與漏感成正比，迭加在關(guān)斷電壓上，形成關(guān)斷電壓尖峰，從而形成傳導(dǎo)干擾。
● 整流電路的整流二極管
輸出整流二極管截止時(shí)有一個(gè)反向電流，其恢復(fù)到零點(diǎn)的時(shí)間與結(jié)電容等因素有關(guān)。它會(huì)在變壓器漏感和其他分布參數(shù)的影響下產(chǎn)生很大的電流變化di/dt，產(chǎn)生較強(qiáng)的高頻干擾，頻率可達(dá)幾十兆赫茲。
● 雜散參數(shù)
由于工作在較高頻率，開關(guān)電源中的低頻元器件特性會(huì)發(fā)生變化，由此產(chǎn)生噪聲。在高頻時(shí)，雜散參數(shù)對(duì)耦合通道的特性影響很大，而分布電容成為電磁干擾的通道。
2 外部干擾源
外部干擾源可以分為電源干擾和雷電干擾，而電源干擾以“共模”和“差模”方式存在。同時(shí)，由于交流電網(wǎng)直接連到整流橋和濾波電路上，在半個(gè)周期內(nèi)，只有輸入電壓的峰值時(shí)間才有輸入電流，導(dǎo)致電源的輸入功率因數(shù)很低(大約為0.6)。而且，該電流含有大量電流諧波分量，會(huì)對(duì)電網(wǎng)產(chǎn)生諧波“污染”。
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