开关电源的电磁兼容设计98978new

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1、自动化与仪器仪表开关电源的电磁兼容性设计长春工程学院信息工程系!&.""&!"谷树忠摘要!系统地分析了开关电源产生噪声的主要原因及产生噪声的回路和部件!给出了相应的抗干扰措施!从而提高了开关电源的电磁兼容性"关键词!开关电源噪声电磁兼容性开关电源不需要沉重的电源变压器!具有体积动电压超过’&的充电电压的瞬间!电流才从电源输小"重量轻"效率高的优点!且市场上已有成品开关入侧流入&所以!一次整流回路产生高次畸变波!形电源集成控制模块!使电源设计"调试简化许多!所以!成噪声&在大多数的电子设备#如计算机"电视机及各种控制!"#开关回路的噪声系统$中得到

2、了广泛的应用%然而!开关电源自身产生一是电磁辐射&电源在工作时!开关管(处于高的各种噪声却形成了一个很强的电磁干扰源&这些干频率通断状态!在由脉冲变压器初级线圈)&’开关管扰随着开关频率的提高’输出功率的增大而明显地增(和滤波器*&构成的高频电流环路中!可能会产生强!对电子设备的正常运行构成了潜在的威胁&因此!较大的空间辐射噪声&如果*&的滤波不足!则高频电只有提高开关电源的电磁兼容性!才能使开关电源在流还会以差模方式传导到交流电源中去&二是感性负那些对电源噪声指标有严格要求的场合下被采用&载引起的浪涌电压&在开关回路中开关管(的负载是!开关电源

3、产生噪声的原因脉冲变压器的初级线圈)&!是感性负载)所以开关管开关电源的种类很多!按变换器的电路结构可分在通断时!在脉冲变压器的初级线圈的两端会出现较为串并联式和直流变换式两种(按激励方式可分为自高的浪涌电压!很可能造成与此同一回路的电子器件激和它激两种(按开关管的组合可分为桥式’半桥式’)尤其是开关管($的损坏&推挽式等&但无论何种类型的开关电源都是利用半导!"$二次整流回路的噪声体器件的开和关工作的!并以开和关的时间比来控制一是电磁辐射&电源在工作时!整流二极管&*也输出电压的高低&由于它通常在!"#$%以上的开关频处于高频通断状态!由脉冲变

4、压器次级线圈)!’整流率下工作!所以电源线路内的!"#!$’!%#!$很大!产生二极管&*和滤波电容*!构成了高频开关电流环路!很大的浪涌电压’浪涌电流和其它各种噪声&它们通可能向空间辐射噪声&如果电容*!滤波不足!则高频过电源线以共模或差模方式向外传导!同时还向周围电流将以差模形式混在输出直流电压上!影响负载电空间辐射噪声&图&给出了一种典型的开关电源电路路的正常工作&二是浪涌电流&硅二极管在正向导通的简图!下面以此为例分析其产生噪声的主要原因&时+,结内的电荷被积累!二极管加反向电压时积累!"!一次整流回路的噪声的电荷将消失并产生反向电流&由

5、于二次整流回路中在一次整流回路中!整流二极管&&’&(只有在脉&*在开关转换时频率很高!即由导通转变为截止的时间很短!在短时间内要让存储电荷消失就产生反电流的浪涌&由于直流输出线路中的分布电容’分布电一次整流回路开关回路二次整流回路&感的存在!使因浪涌引起的干扰成为高频衰减振荡&**!!"%控制回路的噪声1)&0直流控制回路中的脉冲控制信号是主要的噪声源&)&!*!输出,&&’&(!"&分布电容引起的噪声+-*&+一是*%的作用&散热片+与开关管(的集电极*/(间虽然有绝缘垫片!但由于其接触面较大!绝缘垫较薄!因此两者之间的分布电容*%在高频时不

6、能忽略&开关控制因此高频电流会通过*%流到散热片上!再流到机壳回路地!最终流到与机壳地相连的交流电源的保护地线地)机壳$+-中!以产生共模辐射&二是*!的作用&脉冲变压器图&开关电源的简图和产生噪声的回路及器件的初’次级之间存在的分布电容*!!可能会将原边高!"自动化与仪器仪表频电压直接耦合到副边上去!在副边用作直流输9%)集电极出的两条电源线上产生同相位的共模噪声"$绝缘物接!"’!开关电源的电磁兼容性设计%)’%)(铜箔抑制开关电源的噪声可采取三方面的技术"一散热片是减小干扰源的干扰能量#二是破坏干扰路径#三开关管金属屏散热片是采用屏蔽"蔽层

7、!"#减小干扰源能量!"地%机壳&由于开关电源的干扰源是不可能消除的!所以#,%接线与减少耦合电容原理图#$%实物图减小干扰源的能量就显得非常必要"一般采取的图&开关管和散热片之间的静电屏蔽措施有$%’&并接*+电路"在开关管&两端加*+吸收电路!如图(%,&所示"在二次整流回路中的整流!"二极管’-两端加*+吸收电路!如图(%$&所示!抑制浪涌电压"#(&串接可饱和磁芯线圈"在二次整流回!"’!"(路中!与整流二极管(.串接带可饱和磁芯的线圈!如图(%$&所示"可饱和磁芯线圈在通过正常电流时磁#’$(芯饱和!电感量很小!不会影响电路正常工作#一

8、旦电流要反向流过时!磁芯线圈将产生很大的反电势!阻止反向电流的上升!因此将它与二极管(.串联就能图)脉冲变压器减少耦合电容%"示意图有效