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开关电源的电磁兼容设计
时间:2022-02-18 08:36:35 点击次数:548

本文从开关电源的电磁兼容性系统构成、电磁烦扰的特征、概述电磁兼容、影响开关电源电磁兼容功用的首要因素以及开关电源的电磁兼容规划分析五个方面,介绍了开关电源电磁兼容的规划,希望能为有相关需求的人提供一些参阅定见。

现在的电子设备的运用规划逐步广泛,开关电源底子与一切电子设备都有必定联络,这些电子设备在实践运转中会发生频谱较宽、密度较高的电磁信号,许多严峻的环境都要求电子设备具有较强的电磁兼容性,所以设备的电磁兼容性规划是至关重要的。

一、电磁兼容的系统构成

所谓的电磁兼容性一般是由两个部分组成,一是电磁敏感性,二是电磁烦扰。电子设备不只需让设备自身对外构成的噪声下降,并且能够阻挡来源于外部的噪声。电子设备只需满足这些条件,才能够在同一时刻运用,彼此之间没有任何烦扰。电磁敏感性首要是指在呈现电磁打扰的状况下,系统以及设备等等无法防止功用娇弱的功用,即抗烦扰功用。电磁烦扰是指电子设备发生的外出噪声。因而,综合以上来分析,电磁烦扰与电磁敏感性不只是仇视的,并且是彼此有联络的对立统一体。


二、开关电源电磁烦扰的特征

在开关电源功率转换器中功率半导体器材的开关次数恰当多,在高频下啊功率开关器材的通电、断电中往往会发生巨大的电磁烦扰。相对于数字电路而言,其开关器材功率恰当大,可是频率不能过高,所以开关电源电磁烦扰一般都会呈现出许多特征,首要体现在以下几点:

1开关电源电磁烦扰烦扰源的方位生死恰当清楚的,详细集中在二级管以及功率开关器材上。

2由于其是作业在开关状况的动力转化设备,其在电流以及电压方面都有恰当高的改变率,构成很大的烦扰强度。

3一般来说,印刷线路板都选用手工安顿,具有较强的随意性,这样就难以提取印刷线路板。


三、概述电磁兼容

国际电工委员会提出电磁兼容的首要界说是:电子设备的首要功用是电磁兼容,在电磁环境下电子设备能够体现出其功用,一般不会构成无法忍受的烦扰。我国出台的电磁兼容标准中提出电磁兼容的界说是:在其电磁环境下系统或许设备在实践作业中不会呈现问题,并且不会对此环境中的其他事物发生无法忍受的电磁打扰功用。这就标明电磁兼容有以下几个层面的意思:榜首,电子设备应该具有的阻挡电磁烦扰功用;第二,此电子设备引起的电磁烦扰要严格控制,不能超过标准的极限,不能够构成相同电磁环境中其他各项电子设备无法安稳作业;第三,不管什么类型的电子设备,都能够对其电磁兼容性进行准确丈量。

电磁兼容性研讨的领域一般包含多个部分,首要包含电磁兼容性的测试、电磁烦扰的呈现和传输以及电磁兼容的规划标准等等。[1]其研讨目标也有必定的差异,一般有两种烦扰,分别是天然烦扰源以及人为烦扰源。前者,天然烦扰源首要包含电阻热噪声、太阳以及雷电等等。后者,人为烦扰源首要包含手机、电网以及焚烧系统等等。在这个领域我国起步时刻是恰当吃的,可是也合理拟定电磁兼容性的标准,尤其是在电动工具以及无线电等多方面都拟定相应的丈量标准和丈量方法。


四、影响开关电源电磁兼容功用的首要要素

一般,对开关电源电磁兼容功用发生影响的要素详细表现在以下几点:榜首,外部噪声影响开关电源,比方:运用电网传输进入开关电源的差模噪声、共模噪声烦扰开关电源控制电路等等;第二,开关电源输进变流回路的非线性构成的电流波形畸变,构成的电流谐波分量污染电网;第三,开关电源的高频逆变回路呈现的电磁噪声。开关电源类型多元化,根据电路结构,能够将其划分红直流转换时以及串联式;根据鼓动办法,能够将其划分红别人鼓动式和自我鼓动式;根据开关管的组合,能够将其划分红推挽以及单管等等。可是任何类型的开关电源,都是凭借开关器材关和开的时刻比对传输电压巨细进行控制,广泛选用的控制办法包含两种,一是脉冲宽度调制,二是脉冲频率调制。[2]由于开关开关电源开关频率超过几十甚至几百千赫,电路的电压改变率以及电流都说是恰当大的,所以高频整流器材以及开关器材的电流尖峰构成的谐波、高频电压器的电磁辐射构成的烦扰等噪声都是恰当强的电磁烦扰源。这些电磁烦扰信号跟着开关频率的进步、输出功率的加大而明显加强,会运用电源线和差模与共模的方向向外面传导,也辐射到邻近空间,要挟其他电子设备的安全安稳作业。开关电源作业原理简图如图1所示,标明开关电源中电磁噪声的呈现和耦合途径。

五、开关电源的电磁兼容规划分析

一般,束缚开关电源烦扰的办法有许多方法,比方:接地处理、改仁慈路以及屏蔽处理等等。[3]本文选用改进电路,选用吸收变压器以束缚散布电容发生的损害,削减高频噪声;选用滤波电路等战略加强电源的抗烦扰性,使开关电源的电磁兼容性得到明显进步,让其在相对杂乱的电磁环境中能够正常作业。

(一)滤波器的规划

电磁烦扰进入电子设备的首要途径是电源线,在设备电源线进口方位将电网滤波器安装上,能够使电磁烦扰传达途径被堵截。[4]此电源选用经过改进的滤波器。相对于常规的滤波器而言,增设瞬态抑制器以及差模扼流圈等等,并且在开关电源进口方位运用磁环将引线端套住,这样能够使共模烦扰以及差模烦扰得到抑制。

(二)逆变器的规划

开关电源形成电磁辐射的重要器材是逆变器,在高频率下逆变器的简化等效电路如图2所示。

绕组间的散布电容C1、C2让变压器初次级引起耦合,让初级高频噪声耦合转化到次级;经过散布电容C1、C2让变压器主回路与内部中呈现高频振荡环流,让变压器功率耗费加大,并且呈现高频电磁辐射。[5]在变压器实践规划过程中,不管是挑选仍是绕制绝缘材料,有必要要尽或许下降每个部分的散布电容,并且经过将屏蔽层添加在初级和次级之间,使C1、C2可下降为0。由于高压电源变压器归于升压型,与电容C2相比之下,C1电容很少影响电路。为了下降次级散布电容C2的损害性,规划人员在规划变压器次级时,能够将其规划成一种双绕组,运用吸收变压器将绕组间散布电容的悉数谐振能量向主电路转移。[6]此外,由于吸收变压器的呈现,等同于将电阻散布设置在C2的两端,下降电流尖峰,电路处在阻尼状况下,以下降电磁辐射。

结语:

总而言之,开关电源电磁兼容规划的首要意图是让产品在某种电磁环境下安稳作业,换言之,电源产品有必要要满足有关规定的抗烦扰极限值要求,假设遭到电磁打扰,就会削减其运用功用,甚至影响电源产品的安全性。并且电源产品有必要要满足有关规定的电磁极限值要求,绝对不能污染电磁环境,以更好地完成电磁兼容。

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