新闻

一文分析开关电源的电磁干扰

作者:to88通盈官方网站 发布时间:2020-12-02 02:37 点击数:

  等领域应用广泛。但由于会产生电磁干扰,其进一步的应用受到一定程度上的限制。本文将分析电源电磁干扰的各种产生机理,并在其基础之上,提出开关电源的电磁兼容设计方法。

  首先将工频交流整流为直流,再逆变为高频,最后再经整流滤波电路输出,得到稳定的直流电压。电路设计及布局不合理、、接地不良等都会形成内部电磁干扰。同时,变压器的漏感和输出二极管的反向恢复电流造成的尖峰,也是潜在的强干扰源。

  开关电路主要由开关管和高频变压器组成。开关管及其散热片与外壳和电源内部的引线间存在分布电容,它产生的du/dt具有较大幅度的脉冲,频带较宽且谐波丰富。开关管负载为高频变压器初级线圈,是感性负载。当原来导通的开关管关断时,高频变压器的漏感产生了反电势E=-Ldi/dt,其值与集电极的电流变化率成正比,与漏感成正比,迭加在关断电压上,形成关断电压尖峰,从而形成传导干扰。

  输出整流二极管截止时有一个反向电流,其恢复到零点的时间与结电容等因素有关。它会在变压器漏感和其他分布参数的影响下产生很大的电流变化di/dt,产生较强的高频干扰,频率可达几十兆赫兹。

  由于工作在较高频率,开关电源中的低频元器件特性会发生变化,由此产生噪声。在高频时,杂散参数对耦合通道的特性影响很大,而分布电容成为电磁干扰的通道。

  外部干扰源可以分为电源干扰和雷电干扰,而电源干扰以“共模”和“差模”方式存在。同时,由于交流电网直接连到整流桥和滤波电路上,在半个周期内,只有输入电压的峰值时间才有输入电流,导致电源的输入功率因数很低(大约为0.6)。而且,该电流含有大量电流谐波分量,会对电网产生谐波“污染”。

  产生电磁干扰有3个必要条件:干扰源、传输介质、敏感设备,EMC设计的目的就是破坏这3个条件中的一个。针对于此,主要采取的方法有:电路措施、EMI滤波、屏蔽、印制电路板抗干扰设计等。

  软开关是在硬开关基础上发展起来的一种基于谐振技术或利用控制技术实现的在零电压/电流状态下的先进开关技术。

  软开关的实现方法是:在原电路中增加小电感、电容等谐振元件,在开关过程前后引入谐振,消除电压、电流的重叠。图2给出了一种使用软开关技术的基本开关单元。

  在开关控制电源的输入部分加入缓冲电路,其由线性阻抗稳定网络组成,用于消除电力线干扰、电快速瞬变、电涌、电压高低变化和电力线谐波等潜在的干扰。缓冲电路器件参数为R1=500Ω,C=6nF,L=36mH,R=150Ω。

  在开关电源输入和输出电路中加装EMI滤波器,是抑制传导发射的一个很有效方法。其参数主要有:放电电阻、插入损耗、Cx电容、Cy电容和电感值。其中,插入损耗是滤波器性能的一个关键参数。在考虑机械性能、环境、成本等前提下,应该尽量使插入损耗大一些。用共模、差模干扰的测量结果与标准限值,加上适当的裕量可得到滤波器的插入损耗IL。

  式中,3dB表示在分离共模、差模传导干扰的测试过程中测试结果比实际值大3dB;

  M(dB)表示设计裕量,一般取6dB;Vlimit(dB)为相关标准如CISPR,FCC等规定的传导干扰限值。

  图4是220V/50Hz交流输入的开关电源交流侧EMI滤波器的电路。Cy=3300pF,L1、L2=0.7mH,它们构成共模滤波电路,抑制0.5~30MHz的共模干扰信号。Cx=0.1μF,L3、L4=200~500μH,采用金属粉压磁芯,与L1/L2、Cx构成L-N端口间低通滤波器,用于抑制电源线MHz差模干扰信号。R用于消除可能在滤波器中出现的静电积累。

  图5是开关电源的直流输出侧滤波电路,它由共模扼流圈L1、L2,扼流圈L3和电容C1、C2组成。为了防止磁芯在较大的磁场强度下饱和而使扼流圈失去作用,磁芯必须采用高频特性好且饱和磁场强度大的恒μ磁芯。

  开关电源干扰频谱集中在30MHz以下的频段,直径r《λ/2π,主要是近场性质的电磁场,且属低阻抗场。可用导电良好的材料对电场屏蔽,而用导磁率高的材料对磁场屏蔽。此外,还要对变压器、电感器、功率器件等采取有效的屏蔽措施。屏蔽外壳上的通风孔最好为圆形,在满足通风的条件下,孔的数量可以多,每个孔的尺寸要尽可能小。接缝处要焊接,以保证电磁的连续性。屏蔽外壳的引入、引出线处要采取滤波措施。对于电场屏蔽,屏蔽外壳一定要接地。对于磁场屏蔽,屏蔽外壳不需接地。

  敏感线路主要是指控制电路和直接与干扰测量设备相连的线路。要降低干扰水平,最简单的方法就是增大干扰源与敏感线路的间距。但由于受电源尺寸的限制,单纯的增大间距并非解决问题的最佳途径,更为合理的方法是根据干扰电场的分布情况将敏感线路放在干扰较弱的地方。PCB抗干扰布局设计流程如图6所示。

  【9节课帮你快速解决电源设计难点】第2期:电源产品中MOSFET的特性及应用

  随着人们生活质量的提高,图像采集行业已成为一个极其“引人注目”的行业,具有很强的市场主导作用。无论是传统的安...

  在BuckConverter电路中Q1的电流(IQ1)波形基本如图1所示:0~DTs期间为一半梯形,....

  问题:线圈应该放在哪里? 回答:用于电压转换的开关稳压器使用电感来临时存储能量。这些电感的尺寸通常非常大,必...

  开关模式电源采用固定、可调或与外部时钟同步的频率进行开关转换。开关频率值决定了电源电容和电感的外形尺寸,因此也...

  用于电压转换的开关稳压器使用电感来临时存储能量。这些电感的尺寸通常非常大,必须在开关稳压器的印刷电路....

  现代科学技术正在以不可预测的速度迅速发展,但高科技所带来的不仅仅是快捷与方便,其产生的污染也随处可见....

  用matlab对推挽变换器做个很简单的仿真,但是里面这个变压器参数怎么设置啊,输出的电压很奇怪啊 ...

  无论是调整座椅至最佳位置还是能够轻松打开行李箱,车身电子设备系统都可使用电机来提高驾乘人员的舒适性和....

  本节以实用小型电源的设计为例,说明电源设计的方法。控制电路形式为它激式,采用UC3842为PWM控制电路。电源开...

  简介:本资料根据各种应用领域的电源装置实例,详细讲解了电源的设计方法。全书内容共分两篇:第Ⅰ篇主要介绍线性稳压器...

  1.电源工程师教程:开关电源详解(五) 简介:今天分享的 开关电源 资料主要是对基本大功率 开关 变....

  在电源设计中,成本和性能要求并存,所以设计人员必须仔细考虑逻辑电平和对干净电源的要求。在公差和噪声方....

  例如当我们看电视的时候,旁边有人使用电吹风或电剃须刀之类的家用电器,电视屏幕上会出现的雪花噪点;电饭....

  在保证电气性能的前提下,元件应放置在栅格上且相互平行或垂直排列,以求整齐、美观,一般情况下不允许元件....

  今天分享的开关电源资料主要是对基本大功率开关变换电路作出分析,介绍其中主要参数的计算方法,以及介绍一些半桥变...

  开关电源的工作条件: 1、开关:电力电子器件工作在开关状态而不是线、高频:电力电子器件工作...

  简介:什么是线性稳压电源?它是如何工作的?根据调整管的工作状态,我们常把稳压电源分成两类:线性稳压电源和开关稳压...

  本方案为120W(12V10A)同步整流开关电源 同步整流:功率MOSFET属于电压控制型器件,它在....

  图1.1显示的是降压电源频率与体积的关系。频率为100 kHz时,电感占据了电源体积的大部分(深蓝色....

  随着“中国制造”向“中国智造”的推进,制造产业加速向智能化、国产化升级。

  开关损耗太大,变压器的寄生电容太大,造成MOSFET的开通、关断电流与Vds的交叉面积大。解决办法:....

  本资料主要介绍典型单片开关电源、 同步整流技术的低压大电流开关电源、移动电子设备电源集成电路、和特殊用途开关电源...

  生活中有各种各样的电源,其中就有一款叫高频开关电源系统,什么是高频开关电源系统?它有什么作用?高频开....

  继iPhone 12环保节能不提供充电器后,小米近日也表示将减少塑料的使用,不过是指零售版的外包装盒....

  以太网交换机价格便宜,档次齐全,应用领域非常广泛,在大大小小的局域网都可以见到它们的踪影。以太网交换....

  因为国外的限制令,芯片的热度一直没有下来过,成为全民话题。集成电路投资风潮越演越烈,许多没经验、没技....

  女人总能将美挖掘,并发挥得无所不在,无时不在。林林总总的服装饰物,朱红淡绿的装扮都还不足以包裹住女人....

  数字信号处理器(DSP)已广泛应用在高频开关电源的控制,采取DSP作为变频电源的控制核心,可以用最少....

  做项目时,在屏蔽罩上吃过亏,今天的文章简单科普一下。 我们经常在很多PCB上看到屏蔽罩,尤其是手机等....

  开关电源,又称交换式电源、开关变换器,是一种高频化电能转换装置,是电源供应器的一种。其功能是将一个位....

  开关电源的纹波是指,叠加在开关电源输出电压上,频率与开关频率一致的交流量,其产生原因是开关电源的电流....

  相信大家都知道,在很多产品的生产制造过程中,都很容易产生一些可燃气体、氧气、一氧化碳、硫化氢等安全影....

  电磁兼容(Electromagnetic Compatibility,EMC)是指设备在共同的电磁环....

  注意,漏极连接与输入引线之间有一些由输入电容器提供的屏蔽。该电容器的外壳连接至主接地,可为共模电流提....

  导读:能量转换系统必定存在能耗。 虽然实际应用中无法获得100%的转换效率,但是,一个高质量的电源效....

  1 一、共模电感的作用、原理 相信对于共模电感很多人都不陌生,但是对它的接法你是否完全理解呢?你的电....

  你能区分开关电源和稳压电源吗?电源有分隔关电源与稳压电源,这两种电源是有差异的,但也存在着相似的本地....

  我们平时接触的电源一般是系统电源,使用电源管理芯片及外围电路输出合适的电压以满足系统的要求。如何选择....

  复杂的工作环境,如震动、高低海拔、高低温等,时刻考验产品的可靠性。我司产品经过严格的可靠性试验验证,....

  小功率开关电源可以采用单端反激式或者单端正激式电路,使电源结构简单,工作可靠,成本低。与单端反激式电....

  虚拟原型可以与物理原型形成互补。物理原型是评测一致性和被测特性的黄金标准,但它存在几个短板:设计、制....

  当工业环境、日常生活环境(如使用天然气的厨房)中可燃性气体发生泄露,可燃气体报警器检测到可燃性气体浓....


to88通盈官方网站

@SHENZHEN ENERGY Corporation All Rights Reserved.

to88通盈官方网站