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何為開(kāi)關(guān)電源電磁干擾產(chǎn)品
發(fā)表時(shí)間:2023/10/18 13:49:56 瀏覽次數(shù):343
開(kāi)關(guān)電源通常是將工頻交流電整流為直流電, 然后經(jīng)過(guò)開(kāi)關(guān)管的控制使其變?yōu)楦哳l, 再經(jīng)過(guò)整流濾波電路輸出, 得到穩(wěn)定的直流電壓。工頻整流濾波使用大容量電容充、放電, 開(kāi)關(guān)管高頻通斷, 輸出整流二極管的反向恢復(fù)等工作過(guò)程中產(chǎn)生了極高的di/ dt和du/dt , 形成了強(qiáng)烈的浪涌電流和尖峰電壓, 它是開(kāi)關(guān)電源電磁干擾產(chǎn)生的最基本原因。另外, 開(kāi)關(guān)管的驅(qū)動(dòng)波形, MOSFET漏源波形等都是接近矩形波形狀的周期波。因此, 其頻率是MHz 級(jí)別的, 這些高頻信號(hào)對(duì)開(kāi)關(guān)電源的基本信號(hào), 特別是控制電路的信號(hào)造成干擾。
1. 輸入整流電路的諧波干擾
開(kāi)關(guān)電源輸入端通常采用橋式整流、電容濾波電路。整流橋只有在脈動(dòng)電壓超過(guò)輸入濾波電容上的電壓時(shí)才能導(dǎo)通, 電流才從市電電源輸入, 并對(duì)濾波電容充電。一旦濾波電容上的電壓高于市電電源的瞬時(shí)電壓, 整流管便截止。所以, 輸入電路的電流是脈沖性質(zhì)的, 并且有著豐富的高效諧波電流。這是因?yàn)檎麟娐返姆蔷€性特性, 整流橋交流側(cè)的電流嚴(yán)重失真。
而直流側(cè)的諧波次數(shù)是n 倍。所以, 整流電路直流側(cè)高頻諧波電流不僅使電路產(chǎn)生功率, 增加電路的無(wú)功功率, 而且高頻諧波會(huì)沿著傳輸線路產(chǎn)生傳導(dǎo)干擾和輻射干擾。
? ? ? 2.開(kāi)關(guān)電路產(chǎn)生的干擾
開(kāi)關(guān)電路在開(kāi)關(guān)電源中起著關(guān)鍵的作用, 同時(shí)也是主要的干擾源之一。開(kāi)關(guān)管負(fù)載為高頻變壓器初級(jí)線圈, 是感性負(fù)載。其在導(dǎo)通瞬間, 初級(jí)線圈產(chǎn)生很大的涌流, 并在初級(jí)線圈的兩端出現(xiàn)較高的浪涌尖峰電壓; 在斷開(kāi)瞬間, 由于初級(jí)線圈的漏磁通, 致使一部分能量沒(méi)有從一次線圈傳輸?shù)蕉尉€圈, 儲(chǔ)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震蕩, 疊加在關(guān)斷電壓上, 形成關(guān)斷電壓尖峰。如果尖峰有足夠高的幅度, 那么很有可能把開(kāi)關(guān)管擊穿。
? ? ? 3.高頻變壓器產(chǎn)生的共模傳導(dǎo)騷擾
高頻變壓器是開(kāi)關(guān)電源中實(shí)現(xiàn)能量?jī)?chǔ)存、隔離、輸出、電壓變換的重要部件, 它的漏感和分布電容對(duì)電路的電磁兼容性能產(chǎn)生較大的影響。由于初級(jí)線圈有漏磁通, 致使一部分能量沒(méi)有傳輸?shù)酱渭?jí)線圈, 而是通過(guò)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)斷電壓尖峰, 產(chǎn)生與初級(jí)線圈接通時(shí)一樣的磁化沖擊電流瞬變, 這個(gè)噪聲會(huì)傳導(dǎo)到輸入、輸出端, 形成傳導(dǎo)騷擾, 重者有可能擊穿開(kāi)關(guān)管。另外, 高頻變壓器初級(jí)線圈、開(kāi)關(guān)管和濾波電容構(gòu)成的高頻開(kāi)關(guān)電流環(huán)路可能會(huì)產(chǎn)生較大的空間輻射,形成輻射騷擾。
在開(kāi)關(guān)電源的調(diào)頻變壓器初次級(jí)之間存在著分布電容。用一個(gè)裝置電容( 裝置對(duì)地的分布電容) 來(lái)與整個(gè)開(kāi)關(guān)電源等效, 就形成了干擾通道。共模干擾通過(guò)變壓器的耦合電容, 經(jīng)過(guò)裝置電容再返回大地, 就得到一個(gè)由變壓器耦合電容與裝置電容構(gòu)成的分壓器。脈沖變壓器初級(jí)線圈、開(kāi)關(guān)管和濾波電容構(gòu)成的高頻開(kāi)關(guān)電流環(huán)路可能會(huì)產(chǎn)生較大的空間輻射, 形成輻射騷擾。
? ? ?4. 分布及寄生參數(shù)引起的開(kāi)關(guān)電源噪聲
開(kāi)關(guān)電源的分布參數(shù)是多數(shù)干擾的內(nèi)在因素, 開(kāi)關(guān)電源和散熱器之間的分布電容、變壓器初次級(jí)之間的分布電容、原副邊的漏感都是噪聲源。共模干擾就是通過(guò)變壓器初、次級(jí)之間的分布電容以及開(kāi)關(guān)電源與散熱器之間的分布電容傳輸?shù)摹F渲凶儔浩骼@組的分布電容與高頻變壓器繞組結(jié)構(gòu)、制造工藝有關(guān)。開(kāi)關(guān)電源與散熱器之間的分布電容與開(kāi)關(guān)管的結(jié)構(gòu)以及開(kāi)關(guān)管的安裝方式有關(guān)。采用帶有屏蔽的絕緣襯墊可以減小開(kāi)關(guān)管與散熱器之間的分布電容。
在高頻工作下的元件都有高頻寄生特性, 對(duì)其工作狀態(tài)產(chǎn)生影響。高頻工作時(shí)導(dǎo)線變成了發(fā)射線、電容變成了電感、電感變成了電容、電阻變成了共振電路, 當(dāng)頻率過(guò)高時(shí)各元件的頻率特性產(chǎn)生了相當(dāng)大的變化。為了保證開(kāi)關(guān)電源在高頻工作時(shí)的穩(wěn)定性, 設(shè)計(jì)開(kāi)關(guān)電源時(shí)要充分考慮元件在高頻工作時(shí)的特性,選擇使用高頻特性比較好的元件。另外, 在高頻時(shí), 導(dǎo)線寄生電感的感抗顯著增加, 由于電感的不可控性, 最終使其變成一根發(fā)射線, 也就成為了開(kāi)關(guān)電源中的輻射干擾源。