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小型开关电源的抗电磁干扰设计

作者: 时间:2013-05-18 来源:网络 收藏

2 开关电源的EMI技术
1)开关电源的EMI,干扰源不可能消除,只有从减小干扰源的能量入手。
①在开关管VT两端并接RC吸收电路,如图3所示,对开关管高速通断时的能量加以缓冲,吸收功率减少di/dt、du/dt。
②在二次回路中的高频整流二极管VD5两端并接RC吸收电路,如图3所示,浪涌电压则采用整流二极管VD6串接带可饱和磁芯的线圈,在通过正常电流时磁芯饱和,电感量很小,正常工作不受影响,一旦电流反向时,磁芯线圈将产生很大的反电动势有效抑制二极管VD5的反向浪涌电流。

本文引用地址://m.amcfsurvey.com/article/175796.htm

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2)针对传导干扰EMI,我们设法在其的传导路径上设置障碍,吸收并阻止干扰。
①在开关电源的输入端加电源器,器对高频能量呈高阻抗,对工频呈低阻抗,它不仅封锁了共模干扰的传播途径,而且衰减了输入回路中的差模干扰。是抑制传导干扰的一种很好的办法,在电源输入端接上滤波器,既可以抑制开关电源产生并向电网反馈的干扰,也可以抑制来自电网的噪声对开关电源的侵害。
②开关管高速通断效率虽高,但带来了高频辐射和传导噪声,为此需对开关管产生的噪声加以抑制,两种常见的电路形式如下:图4中,开关管截止瞬间变压器初级线圈中存储的能量通过二极管电阻回路释放,避免在开关管两端出现电压尖峰。图5中开关管截止瞬间,通过二极管将能量返回电源。

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3)二极管整流桥产生的谐波及无功,一个方法是采取功率因数校正(PFC)电路来解决脉冲尖峰电流过大的问题和提高功率因数,而另一个方法是采取差模滤波器可以有效地抑制脉冲电流的峰值,从而降低电流谐波干扰。
4)尖峰干扰的抑制,功率开关管和二次绕组整流二极管的高速通断造成了开关电源的尖峰干扰。采取易饱和,储能能力弱的饱和电感,能有效抑制这种尖峰干扰。将饱和电感与整流二极管串联,在电流开通的瞬间,它呈现高阻抗,抑制尖峰电流,而饱和后其电感量很小,损耗也小,如图6所示:Q1导通,VD1导通,VD2截止,饱和电感Ls限制VD2中的反向恢复电流的幅值和变化率,可以有效地抑制高频导通干扰的产生。Q1断,VD1截止,VD2导通,Ls造成导通延时,会影响VD2的续流作用,会在VD2阳极产生负值尖峰电压。所以增加辅助二极管VD3和电阻R1,为了克服输出电压中的尖峰,增加了第二级滤波,电感L和C2,如图7中所示电感L只需很小的值就够了,电容C2则是低电感的小电容。

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5)屏蔽
电磁兼容设计要达到以下2个目的:a、通过优化电路和结构设计将干扰源产生的电磁噪声强度降低到能接受的水平。b、通过各种干扰抑制技术,将干扰源与被干扰电路之间的耦合减弱到能接受的程度。屏蔽技术是达到上述两个目的、实现电磁干扰防护的最基本最重要的手段之一。屏蔽技术通常可分为三大类:电场屏蔽(静电场屏蔽及低频交变电场屏蔽)、磁场屏蔽(直流磁场屏蔽和低频交流磁场屏蔽)及电磁场屏蔽(高频辐射电磁场的屏蔽)。
用导电率良好的材料对电场进行屏蔽,屏蔽体必须完善并良好接地,否则金属屏蔽体不起任何屏蔽作用。
磁场屏蔽的目的是消除或抑制直流或低频交流磁场噪声源与被干扰回路的磁耦合。采取高磁导率材料制成的磁场屏蔽体将需要磁屏蔽的电路或元件即磁场噪声源封闭起来,由于高磁导率材料具有很低的磁阻,噪声源的磁力线将封闭在此屏蔽体内,或外界干扰磁场的磁力线被磁屏蔽体旁路,从而起到了磁屏蔽的作用。
而对于高频磁场,采用非导磁的金属屏蔽体将载流导体包围起来,让该屏蔽体中流过与中心载流导线电流大小相等、相位相反的电流,这样在屏蔽体的外部,总的噪声磁场强度变为零,达到了磁场屏蔽的目的,这样屏蔽体应为良导体如铜、铝或铜镀银。
6)接地
在开关电源的电路系统设计中遵循“一点接地”原则,如果多点接地,会出现闭合的接地环路,当磁力线穿过该环路时将产生磁感应噪声,实际中很难实现“一点接地”。因此采用平面式或多点接地,降低地阻抗,消除分布电容的影响,采取一个导电平面作为参考地,将需接地的各部分就近接到该参考地上。在低频和高频共存的开关电源电路中,分别将低频电路、高频电路、功率电路的地线单独连接后,再连接到公共参考地上,从而有效地消除噪声。



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