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開關電源的電磁干擾抑制技術 2

知識百科

1.3高頻變壓器產生的共模傳導騷擾
高頻變壓器是開關電源中實現能量儲存、隔離、輸出、電壓變換的重要部件， 它的漏感和分布電容對電路的電磁兼容性能產生較大的影響 。 由于初級線圈有漏磁通， 致使一部分能量沒有傳輸到次級線圈， 而是通過集電極電路中的電容、電阻形成帶有尖峰的衰減振蕩， 疊加在關斷電壓上， 形成關斷電壓尖峰， 產生與初級線圈接通時一樣的磁化沖擊電流瞬變， 這個噪聲會傳導到輸入、輸出端， 形成傳導騷擾， 重者有可能擊穿開關管 。 另外， 高頻變壓器初級線圈、開關管和濾波電容構成的高頻開關電流環路可能會產生較大的空間輻射， 形成輻射騷擾 。
在開關電源的調頻變壓器初次級之間存在著分布電容 。 用一個裝置電容（裝置對地的分布電容）來與整個開關電源等效， 就形成了干擾通道 。 共模干擾通過變壓器的耦合電容， 經過裝置電容再返回大地， 就得到一個由變壓器耦合電容與裝置電容構成的分壓器 。 脈沖變壓器初級線圈、開關管和濾波電容構成的高頻開關電流環路可能會產生較大的空間輻射， 形成輻射騷擾 。
1.4分布及寄生參數引起的開關電源噪聲
開關電源的分布參數是多數干擾的內在因素， 開關電源和散熱器之間的分布電容、變壓器初次級之間的分布電容、原副邊的漏感都是噪聲源 。 共模干擾就是通過變壓器初、次級之間的分布電容以及開關電源與散熱器之間的分布電容傳輸的 。 其中變壓器繞組的分布電容與高頻變壓器繞組結構、制造工藝有關 。 開關電源與散熱器之間的分布電容與開關管的結構以及開關管的安裝方式有關 。 采用帶有屏蔽的絕緣襯墊可以減小開關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， 對其工作狀態產生影響 。 高頻工作時導線變成了發射線、電容變成了電感、電感變成了電容、電阻變成了共振電路， 當頻率過高時各元件的頻率特性產生了相當大的變化 。 為了保證開關電源在高頻工作時的穩定性， 設計開關電源時要充分考慮元件在高頻工作時的特性， 選擇使用高頻特性比較好的元件 。 另外， 在高頻時， 導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射線， 也就成為了開關電源中的輻射干擾源 。
2.抑制電磁干擾的措施
開關電源存在著共模干擾和差模干擾兩種電磁干擾形式 。 根據前面分析的電磁干擾源， 結合它們的耦合途徑， 可以從EMI濾波器、吸收電路、接地和屏蔽等幾個方面來抑制干擾， 把電磁干擾衰減到允許限度之內 。
2.1交流輸入EMI濾波器
濾波是一種抑制傳導干擾的方法， 在電源輸入端接上濾波器可以抑制來自電網的噪聲對電源本身的侵害， 也可以抑制由開關電源產生并向電網反饋的干擾 。 電源濾波器作為抑制電源線傳導干擾的重要單元， 在設備或系統的電磁兼容設計中具有極其重要的作用 。 電源進線端通常采用如圖1所示的EMI濾波器電路 。 該電路可以有效地抑制交流電源輸入端的低頻差模騷擾和高頻段共模騷擾 。 在電路中， 跨接在電源兩端的差模電容Cx1、Cx2（亦稱X電容）用于濾除差模干擾信號， 一般采用陶瓷電容器或聚脂薄膜電容器， 電容值通常取0.1~0.47F 。 而中間連線接地的共模電容Cy1和Cy2（亦稱Y電容）則用來短路共模噪聲電流， 取值范圍通常為C1=C2#2200pF 。 抑制電感L1、L2通常取100~130H， 共模扼流圈L是由兩股等同并且按同方向繞制在一個磁芯上的線圈組成， 通常要求其電感量L#15~25mH 。 當負載電流渡過共模扼流圈時， 串聯在火線上的線圈所產生的磁力線和串聯在零線上線圈所產生的磁力線方向相反， 它們在磁芯中相互抵消 。 因此， 即使在大負載電流的情況下， 磁芯也不會飽和 。 而對于共模干擾電流， 兩個線圈產生的磁場是同方向的， 會呈現較大電感， 從而起到衰減共模干擾信號的作用 。
【開關電源的電磁干擾抑制技術 2】

開關電源的電磁干擾抑制技術 2

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