開關電源的干擾及其抑制
開關電源作為電子設備的供電裝置,具有體積小、重量輕、效率高等優(yōu)點,在數(shù)字電路中得到了廣泛的應用,然而由于工作在高頻開關狀態(tài),屬于強干擾源,其本身產(chǎn)生的干擾直接危害著電子設備的正常工作。因此,抑制開關電源本身的電磁噪聲,同時提高其對電磁干擾的抗擾性,以保證電子設備能夠長期安全可靠地工作,是開發(fā)和設計開關電源的一個重要課題。
1 開關電源干擾的產(chǎn)生
開關電源的干擾一般分為兩大類:一是開關電源內(nèi)部元器件形成的干擾;二是由于外界因素影響而使開關電源產(chǎn)生的干擾。兩者都涉及到人為因素和自然因素。
1.1 開關電源內(nèi)部干擾
開關電源產(chǎn)生的EMI主要是由基本整流器產(chǎn)生的高次諧波電流干擾和功率變換電路產(chǎn)生的尖峰電壓干擾。
1.1.1基本整流器
基本整流器的整流過程是產(chǎn)生EMI最常見的原因。這是因為工頻交流正弦波通過整流后不再是單一頻率的電流,而變成一直流分量和一系列頻率不同的諧波分量,諧波(特別是高次諧波)會沿著輸電線路產(chǎn)生傳導干擾和輻射干擾,使前端電流發(fā)生畸變,一方面使接在其前端電源線上的電流波形發(fā)生畸變,另一方面通過電源線產(chǎn)生射頻干擾。
1.1.2功率變換電路
功率變換電路是開關穩(wěn)壓電源的核心,它產(chǎn)帶較寬且諧波比較豐富。產(chǎn)生這種脈沖干擾的主要元器件為
1)開關管開關管及其散熱器與外殼和電源內(nèi)部的引線間存在分布電容,當開關管流過大的脈沖電流(大體上是矩形波)時,該波形含有許多高頻成份;同時,關電源使用的器件參數(shù)如開關功率管的存儲時間,輸出級的大電流,開關整流二極管的反向恢復時間,會造成回路瞬間短路,產(chǎn)生很大短路電流,另外,開關管的負載是高頻變壓器或儲能電感,在開關管導通的瞬間,變壓器初級出現(xiàn)很大的涌流,造成尖峰噪聲。
2)高頻變壓器 開關電源中的變壓器,用作隔離和變壓,但由于漏感的原因,會產(chǎn)生電磁感應噪聲;同時,在高頻狀況下變壓器層間的分布電容會將一次側(cè)高次諧波噪聲傳遞給次級,而變壓器對外殼的分布電容形成另一條高頻通路,使變壓器周圍產(chǎn)生的電磁場更容易在其他引線上耦合形成噪聲。
3)整流二極管二次側(cè)整流二極管用作高頻整流時,由于反向恢復時間的因素,往往正向電流蓄積的電荷在加上反向電壓時不能立即消除(因載流子的存在,還有電流流過)。一旦這個反向電流恢復時的斜率過大,流過線圈的電感就產(chǎn)生了尖峰電壓,在變壓器漏感和其他分布參數(shù)的影響下將產(chǎn)生較強的高頻干擾,其頻率可達幾十MHz。
4)電容、電感器和導線開關電源由于工作在較高頻率,會使低頻元件特性發(fā)生變化,由此產(chǎn)生噪聲。保定市四北電子有限公司成立于1987年,是從事電源裝置科研、開發(fā)、生產(chǎn)和銷售的一體化企業(yè)。電源裝置生產(chǎn)許可證XK-09-507-081,國家定點電源類產(chǎn)品生產(chǎn)企業(yè),中國電源學會會員單位。
四北電源具有卓越的產(chǎn)品性能、優(yōu)良的品質(zhì)、高可靠的電源設計,并提供定制開關電源服務,F(xiàn)已形成幾大系列產(chǎn)品:開關電源系列、逆變電源系列、充電電源系列、備用電源系列等產(chǎn)品。提供AC/DC、DC/DC、DC/AC基板式、模塊式、嵌入式等各種形式專用電源。
1 開關電源干擾的產(chǎn)生
開關電源的干擾一般分為兩大類:一是開關電源內(nèi)部元器件形成的干擾;二是由于外界因素影響而使開關電源產(chǎn)生的干擾。兩者都涉及到人為因素和自然因素。
1.1 開關電源內(nèi)部干擾
開關電源產(chǎn)生的EMI主要是由基本整流器產(chǎn)生的高次諧波電流干擾和功率變換電路產(chǎn)生的尖峰電壓干擾。
1.1.1基本整流器
基本整流器的整流過程是產(chǎn)生EMI最常見的原因。這是因為工頻交流正弦波通過整流后不再是單一頻率的電流,而變成一直流分量和一系列頻率不同的諧波分量,諧波(特別是高次諧波)會沿著輸電線路產(chǎn)生傳導干擾和輻射干擾,使前端電流發(fā)生畸變,一方面使接在其前端電源線上的電流波形發(fā)生畸變,另一方面通過電源線產(chǎn)生射頻干擾。
1.1.2功率變換電路
功率變換電路是開關穩(wěn)壓電源的核心,它產(chǎn)帶較寬且諧波比較豐富。產(chǎn)生這種脈沖干擾的主要元器件為
1)開關管開關管及其散熱器與外殼和電源內(nèi)部的引線間存在分布電容,當開關管流過大的脈沖電流(大體上是矩形波)時,該波形含有許多高頻成份;同時,關電源使用的器件參數(shù)如開關功率管的存儲時間,輸出級的大電流,開關整流二極管的反向恢復時間,會造成回路瞬間短路,產(chǎn)生很大短路電流,另外,開關管的負載是高頻變壓器或儲能電感,在開關管導通的瞬間,變壓器初級出現(xiàn)很大的涌流,造成尖峰噪聲。
2)高頻變壓器 開關電源中的變壓器,用作隔離和變壓,但由于漏感的原因,會產(chǎn)生電磁感應噪聲;同時,在高頻狀況下變壓器層間的分布電容會將一次側(cè)高次諧波噪聲傳遞給次級,而變壓器對外殼的分布電容形成另一條高頻通路,使變壓器周圍產(chǎn)生的電磁場更容易在其他引線上耦合形成噪聲。
3)整流二極管二次側(cè)整流二極管用作高頻整流時,由于反向恢復時間的因素,往往正向電流蓄積的電荷在加上反向電壓時不能立即消除(因載流子的存在,還有電流流過)。一旦這個反向電流恢復時的斜率過大,流過線圈的電感就產(chǎn)生了尖峰電壓,在變壓器漏感和其他分布參數(shù)的影響下將產(chǎn)生較強的高頻干擾,其頻率可達幾十MHz。
4)電容、電感器和導線開關電源由于工作在較高頻率,會使低頻元件特性發(fā)生變化,由此產(chǎn)生噪聲。保定市四北電子有限公司成立于1987年,是從事電源裝置科研、開發(fā)、生產(chǎn)和銷售的一體化企業(yè)。電源裝置生產(chǎn)許可證XK-09-507-081,國家定點電源類產(chǎn)品生產(chǎn)企業(yè),中國電源學會會員單位。
四北電源具有卓越的產(chǎn)品性能、優(yōu)良的品質(zhì)、高可靠的電源設計,并提供定制開關電源服務,F(xiàn)已形成幾大系列產(chǎn)品:開關電源系列、逆變電源系列、充電電源系列、備用電源系列等產(chǎn)品。提供AC/DC、DC/DC、DC/AC基板式、模塊式、嵌入式等各種形式專用電源。
【上一個】 各國“角力”LED照明標準國際化 | 【下一個】 我國開關電源順勢而為 產(chǎn)業(yè)增長迅速 |
^ 開關電源的干擾及其抑制 | ^ 開關電源的干擾及其抑制 |