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【亚博网站app官网】开关电源电磁兼容设计经验谈
2021-07-22 [99706]
本文摘要:随着电力电子技术的发展,开关电源模块因其比较体积小、效率高、工作可信等优点开始代替传统整流电源而被广泛应用到社会的各个领域。

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随着电力电子技术的发展,开关电源模块因其比较体积小、效率高、工作可信等优点开始代替传统整流电源而被广泛应用到社会的各个领域。但由于开关电源工作频率低,内部产生迅速的电流、电压变化,即dv/dt和di/dt,造成开关电源模块将产生较强的谐波阻碍和尖峰阻碍,并通过传导、电磁辐射和串扰等耦合途径影响自身电路及其它电子系统的长时间工作,当然其本身也不会受到其它电子设备电磁干扰的影响。这就是所辩论的电磁兼容性问题,也是关于开关电源电磁兼容的电磁侵扰EMD与电磁敏感度EMS设计问题。

由于国家开始对部分电子产品强迫实施3C证书,因此一个电子设备能否符合电磁兼容标准,将关系到这一产品能否在市场上销售,所以展开开关电源的电磁兼容性研究变得十分最重要。  电磁兼容学是一门综合性学科,它牵涉到的理论还包括数学、电磁场理论、天线与电波传播、电路理论、信号分析、通讯理论、材料科学、生物医学等。  展开开关电源的电磁兼容性设计时,首先展开一个系统设计,具体以下几点:  1.具体系统要符合的电磁兼容标准;  2.确认系统内的关键电路部分,还包括强劲干扰源电路、高度脆弱电路;  3.具体电源设备工作环境中的电磁干扰源及脆弱设备;  4.确认对电源设备所要采行的电磁兼容性措施。

  一、DC/DC变换器内部噪声干扰源分析  1.二极管的反向恢复引发噪声阻碍  在开关电源中常用于工频整流二极管、高频整流二极管、续流二极管等,由于这些二极管都工作在电源状态,如图所示,在二极管由切断状态到导通工作过程中,将产生一个很高的电压尖峰VFP;在二极管由导通状态到切断工作过程中,不存在一个反向恢复时间trr,在反向恢复过程中,由于二极管PCB电感及引线电感的不存在,将产生一个偏移电压尖峰VRP,由于少子的存储与填充效应,不会产生瞬变的反向恢复电流IRP,这种较慢的电流、电压变异是电磁干扰产生的根源。  2.电源管电源动作时产生电磁干扰  二极管反向恢复时电流电压波形二极管于是以一行合电流电压波形  在正激式、推挽式、桥式变换器中,流到电源管的电流波形在阻性阻抗时近似于矩形波,所含非常丰富的高频成分,这些高频谐波不会产生很强的电磁干扰,在反激变换器中,流到电源管的电流波形在阻性阻抗时近似于三角波,古志谐波成分比较较较少。电源管在通车时,由于开关时间很短以及直流电源电路中引线电感的不存在,将产生相当大的dV/dt变异和很高的尖峰电压,在电源管的变频器时,由于变频器时间很短,将产生相当大的di/dt变异和很高的电流尖峰,这些电流、电压变异将产生很强的电磁干扰。

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  3.电感、变压器等磁性元件引发的电磁干扰:在开关电源中不存在输出滤波电感、功率变压器、隔绝变压器、输入滤波电感等磁性元件,隔绝变压器首度级之间不存在寄生电容,高频干扰信号通过寄生电容耦合到次边;功率变压器由于绕制工艺等原因,原次边耦合不理想而不存在漏感,漏电感将产生电磁辐射阻碍,另外功率变压器线圈绕组流到高频脉冲电流,在周围构成高频电磁场;电感线圈中流到脉动电流不会产生电磁场电磁辐射,而且在阻抗突切时,不会构成电压尖峰,同时当它工作在饱和状态时,将不会产生电流变异,这些都会引发电磁干扰;  4.控制电路中周期性的高频脉冲信号如振荡器产生的高频脉冲信号等将产生高频古志谐波,对周围电路产生电磁干扰。  5.此外电路中还不会有地环路阻碍、公共电阻耦合阻碍,以及掌控电源噪声阻碍等。  6.开关电源中的布线设计十分最重要,不合理布线将使电磁干扰通过线线之间的耦合电容和产于互感串扰或电磁辐射到附近导线上,从而影响其它电路的长时间工作。  7.热辐射产生的电磁干扰,热辐射是以电磁波的形式展开传热,这种电磁干扰影响其它电子元器件或电路的长时间平稳工作。

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  二、外界的电磁干扰  对于某一电子设备,外界对其产生影响的电磁干扰还包括:电网中的谐波阻碍、雷电、太阳噪声、静电静电,以及周围的高频升空设备引发的阻碍。  三、电磁干扰的后果  电磁干扰将导致传输信号畸变,影响设备的长时间工作。对于雷电、静电静电等高能量的电磁干扰,相当严重时会损毁设备。

而对于某些设备,电磁辐射不会引发最重要信息的外泄。  四、开关电源的电磁兼容设计  理解了开关电源内部及外部电磁干扰源后,我们还不应告诉,构成电磁干扰机理的三要素是还有传播途径和受扰设备。因此开关电源的电磁兼容设计主要从以下三个方面应从:1,增大干扰源的电磁干扰能量;2,截断阻碍传播途径;3,提升受扰设备的抗干扰能力。

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  准确理解和做到开关电源的电磁干扰源及其产生机理和阻碍传播途径,对于采行何种抗干扰措施以使设备符合电磁兼容拒绝十分最重要。由于干扰源有开关电源内部产生的干扰源和外部的干扰源,而且可以说道干扰源无法避免,受扰设备也总是不存在,因此可以说道电磁兼容问题总是不存在。


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