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开关电源的电磁兼容性该如何设计
时间:2021-04-27 08:42:57 点击次数:742

本文从开关电源的电磁兼容性系统构成、电磁干扰的特征、概述电磁兼容、影响开关电源电磁兼容功能的主要因素以及开关电源的电磁兼容规划剖析五个方面,介绍了开关电源电磁兼容的规划,希望能为相关需求的人提供一些参考意见。

在随着电子设备的应用范围逐渐遍及,开关电源基本与所有电子设备都有一定联系,这些电子设备在实际中会产生频谱较宽、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,二是电磁干扰。电子设备不只要让设备自身对外形成的噪声下降,并且可以阻挠来源于外部的噪声。电子设备只有满意这些条件,才可以在同一时间运用,相互之间没有任何干扰。电磁敏感性要是指在呈现电磁打扰的情况下,系统以及装置等等无法防止功能娇弱的性能,即抗干扰性能。电磁干扰是指电子设备发生的外出噪声。因而,综合以上来剖析,电磁干扰与电磁敏感性不只是对立的,并且是互相有联系的矛盾统一体。

 

二、开关电源电磁干扰的特征

在开关电源功率改换器中功率半导体器材的开关次数适当多,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干扰。相对于数字电路而言,其开关器材功率适当大,可是频率不能过高,所以开关电源电磁干扰一般都会呈现出许多特征,首要体现在以下几点:

1开关电源电磁干扰干扰源的方位生死适当清楚的,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情况的动力转化装置,其在电流以及电压方面都有适当高的改变率,形成很大的干扰强度。

3一般来说,印刷线路板都采纳手艺安置,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主要定义是:电子设备的首要性能是电磁兼容,在电磁环境下电子设备可以体现出其功用,一般不会形成无法忍受的干扰。我国出台的电磁兼容标准中提出电磁兼容的定义是:在其电磁环境下系统或者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性能。这就表明电磁兼容有以下几个层面的意思:榜首,电子设备应该具备的阻挠电磁干扰性能;第二,此电子设备引起的电磁干扰要严格操控,不能超过标准的极限,不可以形成相同电磁环境中其他各项电子设备无法安稳运转;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

电磁兼容性研究的范畴一般包含多个部分,首要包含电磁兼容性的测试、电磁干扰的呈现和传输以及电磁兼容的规划标准等等。[1]其研究对象也有一定的差异,一般有两种干扰,分别是天然干扰源以及人为干扰源。前者,天然干扰源首要包含电阻热噪声、太阳以及雷电等等。后者,人为干扰源首要包含手机、电网以及焚烧系统等等。在这个范畴我国起步时间是适当吃的,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测量标准和测量方式。

 

四、影响开关电源电磁兼容功能的首要要素

一般,对开关电源电磁兼容功能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,比如:使用电网传输进入开关电源的差模噪声、共模噪声干扰开关电源操控电路等等;第二,开关电源输进变流回路的非线性形成的电流波形畸变,形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,依据电路结构,可以将其划分红直流改换时以及串联式;依据鼓励办法,可以将其划分红他人鼓励式和自我鼓励式;依据开关管的组合,可以将其划分红推挽以及单管等等。可是任何类型的开关电源,都是借助开关器材关和开的时间比对传输电压大小进行操控,遍及采用的操控办法包含两种,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乃至几百千赫,电路的电压改变率以及电流都说是适当大的,所以高频整流器材以及开关器材的电流尖峰形成的谐波、高频电压器的电磁辐射形成的干扰等噪声都是适当强的电磁干扰源。这些电磁干扰信号跟着开关频率的提升、输出功率的加大而明显加强,会使用电源线和差模与共模的方向向外面传导,也辐射到附近空间,威胁其他电子设备的安全安稳运转。开关电源作业原理简图如图1所示,表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剖析

一般,限制开关电源干扰的办法有很多方式,比方:接地处理、改仁慈路以及屏蔽处理等等。[3]本文采纳改进电路,采纳吸收变压器以限制分布电容发生的损害,削减高频噪声;采纳滤波电路等战略加强电源的抗干扰性,使开关电源的电磁兼容性得到显著提高,让其在相对杂乱的电磁环境中可以正常运转。

(一)滤波器的规划

电磁干扰进入电子设备的主要途径是电源线,在设备电源线进口方位将电网滤波器安装上,可以使电磁干扰传播途径被堵截。[4]此电源采纳经过改进的滤波器。相对于常规的滤波器而言,增设瞬态按捺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,这样可以使共模干扰以及差模干扰得到按捺。

(二)逆变器的规划

开关电源造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;经过分布电容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,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。为了下降次级分布电容C2的危害性,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分布电容的一切谐振能量向主电路转移。[6]此外,由于吸收变压器的呈现,等同于将电阻分布设置在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工作,换言之,电源产品有必要要满意有关规定的抗干扰极限值要求,如果受到电磁骚扰,就会削减其运用性能,甚至影响电源产品的安全性。并且电源产品有必要要满意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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