关于开关电源的电磁兼容设计方案

现在的电子设备的运用规模逐步广泛,开关电源根本与所有电子设备都有必定联络,这些电子设备在实践运行中会产生频谱较宽、密度较高的电磁信号,许多严峻的环境都要求电子设备具备较强的电磁兼容性,所以设备的电磁兼容性规划是至关重要的。
 
一、电磁兼容的体系构成
 
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,二是电磁搅扰。电子设备不只要让设备本身对外构成的噪声下降,而且可以阻遏来源于外部的噪声。电子设备只要满足这些条件,才可以在同一时刻运用,相互之间没有任何搅扰。电磁敏感性首要是指在出现电磁打扰的情况下,体系以及设备等等无法避免功用娇弱的功用,即抗搅扰功用。电磁搅扰是指电子设备产生的外出噪声。因而,综合以上来分析,电磁搅扰与电磁敏感性不只是敌对的,而且是相互有联络的矛盾统一体。
 
 
二、开关电源电磁搅扰的特征
 
在开关电源功率转换器中功率半导体器件的开关次数恰当多,在高频下啊功率开关器件的通电、断电中往往会产生巨大的电磁搅扰。相对于数字电路而言,其开关器件功率恰当大,但是频率不能过高,所以开关电源电磁搅扰一般都会出现出许多特征,首要体现在以下几点:
 
1开关电源电磁搅扰搅扰源的方位生死恰当清楚的,具体集中在二级管以及功率开关器件上。
 
2因为其是作业在开关情况的动力转化设备,其在电流以及电压方面都有恰当高的改变率,构成很大的搅扰强度。
 
3一般来说,印刷线路板都采用手艺安顿,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
 
世界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可以体现出其功用,一般不会构成无法忍受的搅扰。我国出台的电磁兼容规范中提出电磁兼容的界说是:在其电磁环境下体系或许设备在实践作业中不会出现问题,而且不会对此环境中的其他事物产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:第一,电子设备应该具备的阻遏电磁搅扰功用;第二,此电子设备引起的电磁搅扰要严格控制,不能超过规范的极限,不可以构成相同电磁环境中其他各项电子设备无法安稳工作;第三,不管什么类型的电子设备,都可以对其电磁兼容性进行准确测量。
 
电磁兼容性研讨的领域一般包括多个部分,首要包括电磁兼容性的测试、电磁搅扰的出现和传输以及电磁兼容的规划规范等等。[1]其研讨对象也有必定的差异,一般有两种搅扰,分别是天然搅扰源以及人为搅扰源。前者,天然搅扰源首要包括电阻热噪声、太阳以及雷电等等。后者,人为搅扰源首要包括手机、电网以及燃烧体系等等。在这个领域我国起步时刻是恰当吃的,但是也合理拟定电磁兼容性的规范,尤其是在电动工具以及无线电等多方面都拟定相应的测量规范和测量方式。
 
 
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产生影响的要素具体表现在以下几点:第一,外部噪声影响开关电源,比如:运用电网传输进入开关电源的差模噪声、共模噪声搅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,构成的电流谐波重量污染电网;第三,开关电源的高频逆变回路出现的电磁噪声。开关电源类型多元化,依据电路结构,可以将其划分红直流转换时以及串联式;依据鼓舞方法,可以将其划分红别人鼓舞式和自我鼓舞式;依据开关管的组合,可以将其划分红推挽以及单管等等。但是任何类型的开关电源,都是借助开关器件关和开的时刻比对传输电压大小进行控制,广泛采用的控制方法包括两种,一是脉冲宽度调制,二是脉冲频率调制。[2]因为开关开关电源开关频率超过几十乃至几百千赫,电路的电压改变率以及电流都说是恰当大的,所以高频整流器件以及开关器件的电流尖峰构成的谐波、高频电压器的电磁辐射构成的搅扰等噪声都是恰当强的电磁搅扰源。这些电磁搅扰信号跟着开关频率的提高、输出功率的加大而显着加强,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工作。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出现和耦合途径。
 
 
 
五、开关电源的电磁兼容规划分析
 
一般,约束开关电源搅扰的方法有许多方式,比如:接地处理、改仁慈路以及屏蔽处理等等。[3]本文采用改善电路,采用吸收变压器以约束分布电容产生的危害,减少高频噪声;采用滤波电路等战略加强电源的抗搅扰性,使开关电源的电磁兼容性得到明显提高,让其在相对杂乱的电磁环境中可以正常工作。
 
(一)滤波器的规划
 
电磁搅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,可以使电磁搅扰传达途径被堵截。[4]此电源采用通过改善的滤波器。相对于惯例的滤波器而言,增设瞬态克制器以及差模扼流圈等等,而且在开关电源进口方位运用磁环将引线端套住,这样可以使共模搅扰以及差模搅扰得到克制。
 
(二)逆变器的规划
 
开关电源造成电磁辐射的重要器件是逆变器,在高频率下逆变器的简化等效电路如图2所示。
 
 
 
绕组间的分布电容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;通过分布电容C1、C2让变压器主回路与内部中出现高频振动环流,让变压器功率耗费加大,而且出现高频电磁辐射。[5]在变压器实践规划过程中,不管是选择仍是绕制绝缘材料,有必要要尽或许下降每个部分的分布电容,而且通过将屏蔽层添加在初级和次级之间,使C1、C2可下降为0。因为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。为了下降次级分布电容C2的危害性,规划人员在规划变压器次级时,可以将其规划成一种双绕组,运用吸收变压器将绕组间分布电容的全部谐振能量向主电路转移。[6]此外,因为吸收变压器的出现,等同于将电阻分布设置在C2的两头,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工作,换言之,电源产品有必要要满足有关规定的抗搅扰极限值要求,假如受到电磁骚扰,就会减少其运用功用,乃至影响电源产品的安全性。而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,以更好地实现电磁兼容。

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