开关电源的电磁兼容技术研究

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1、3.2变压器电路产生的谐波   变压器型功率转换电路用以实现变压、变频以及完成输出电压调整，是开关稳压电源的核心部分，主要山开关管和高频变压器组成。它产生的尖峰电压是一种有较大幅度的窄脉冲，其频率较宽且谐波比较丰富。产生这种脉冲十扰的主要原因是:   (D开关管的负载是高频变压器的初级线圈，是感性负载。当开关管导通时，山电磁感应定律可知，初级线圈中会产生很大的尖峰脉冲电压，形成十扰。   ⑦当开关管关断时，高频变压器线圈中产生电动势e=-Ldu/dt,储存在电感中的能量和集电极的电阻、电容形成阻尼振荡

2、，叠加在关断电压上，形成关断电压尖峰。该谐波电压通过电线小仅会影响变压器的初级线圈，还会返回配电系统，造成电网谐波十扰。   ③山高频变压器的初级线圈、开关管和滤波电容构成的高频开关电流回路可能产生较大的辐射十扰。同时，若滤波电容的滤波小足或高频特性小好，则高频电流通过一次整流回路以差模十扰的方式进入电网。4谐波的危害4.1谐波引起变压器的损耗增加   因为变压器铁心产生的涡流损耗，与谐波电流次数的“!，方成正比，谐波次数越高，铁损越大。4.2造成电容器的过载故障   电容器的容性阻抗随频率的增加而下

3、降，而其负载阻抗通常是感性的，随频率的增高而增大;当谐波电流的频率升高到使电容器的容性阻抗与负载的感抗相近或相等时，会产生谐振，引起电流增大，造成电容器的过载故障。扰能力。山以上的分析可知，开关电源的十扰根本上是山于较高的电流、电压变化率，即di/dt} du/dt较大，所以降低开关电源的du/dt} di/dt可大大减弱十扰。因而，开关电源产生的对外十扰，如电源线谐波电流、电源线传导十扰、电磁场辐射十扰等，可用减小十扰源的方法来解决。一方而，可以增强输入输出滤波电路的设计，改善有源功率校正电路APF

4、C的性能，减小开关管及整流续流二极管的电压电流变化率，采用各种软开关电路拓扑及控制方式等。另一方面，增强机壳的屏蔽效果，改善机壳的缝隙泄漏，并进行良好的接地处理也是一分重要的。在滤波电路中，还可以采用其他专用的滤波元件，如穿心电容、铁氧体磁环等，它们能够改善滤波特性，恰当的设计或选择滤波器，并正确的安装和使用滤波器，是抗十扰技术的重要组成部分f}l5.2软开关技术   传统的AOIX一全波整流电路采用整流加电容滤波。这种电路是非线性器件和储能元件的组介，交流输入电压的波形是正弦波，但输入电流的波形发生

5、了严重的畸变，呈脉冲状。山此产生的谐波电流对电网有危害作用，使电流输入功率因数下降。整流电路采用有源功率因数校正电路可以避免上述缺点，如图3所示。与典型PFC主电路小同的是此电路选用了无损吸收缓冲网络。该网络降低了开关管的开关损耗，提高了稳定性，延长了使用寿命。它利用一组无源元件使开关管实现了零电流开通和零电压关断，提高了电源的工作效率，且相对于其他谐振软开关电路来说降低了生产成本。下而分析PFC主开关Q的工作过程来说明无损吸收网络的工作原理。③Q中的电流上升率(即Q的开通损祀取决于电感LZ的电感量及

6、其两端电压。   仲Q两端的电压上升率(即Q的关断损祀取决于流过电容c2的电流及其容量。   凶山开关动作引起的存储在LZ和c2中的能量在理想情况下最终都输送给了负载，保证了转换器的工作效率。5.3屏蔽和接地技术   屏蔽是抑制开关电源辐射骚扰的有效办法。屏蔽一般分为两种，一种是静电屏蔽，主要用于防比静电场和恒定磁场的影响;另一种是电磁屏蔽，主要用于防比交变电场、磁场以及交变电磁场的影响。开关电源中的高频变压器线圈之问存在较大的祸介电容，可以在变压器结构中采用法拉第屏蔽来减小，屏蔽层要接地。另外，还可

7、以采用光电变压器来掐断噪声祸介途径来抑制十扰传播[5J   接地是指在系统的某个选定点与某个接地而之问建立导电的通路设计。良好的地接地小仅可以保障人身和设备的安全，还可以很好的抑制电磁十扰。接地和屏蔽正确结介起来可以解决大部分的EMI问题伙   电源接地应遵循以下的原则:   (D交流地、自流地和信号地要分别建立，并且电源接地和信号接地要相互隔离，如接地线小要“!凡行设置，以减小地线问的祸介;   ⑦为降低接地连接的阻抗，地线要短而宽，并与接地而可ii焊接;   ③电源中的高频变压器会产生很高的电磁十

8、扰，应单独设置接地而和接地线。6结束语   随着电子技术的迅速发展，开关电源应用的范围越来越广，其电磁兼容研究也越来越显得重要。除了软开关技术、滤波、屏蔽以及接地技术外，实际中还可以配介采用频率调制的方法来实现对开关电源电磁十扰的抑制。