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開關電源元器件產(chǎn)生電磁干擾

   2024-08-05 建材之家2790
核心提示:開關電源產(chǎn)生的干擾,按噪聲干擾源種類來分,可分為尖峰干擾和諧波干擾兩種;若按耦合通路來分,可分為傳導干擾和輻射干擾兩種。使電源產(chǎn)生的干擾不至于對電子系統(tǒng)和電網(wǎng)造成危害的根本辦法是削弱噪聲發(fā)生源,或者切斷電源噪聲和電子系統(tǒng)、電網(wǎng)之間的耦合途徑。功率開關器件的高額開關動作是導致開關電源產(chǎn)生電磁干擾(EMI)的主要原因。開關頻率的提高一方面減小了電源的體積和重量,另一方面也導致了更為嚴重的EMI問……

  開關電源產(chǎn)生的干擾,按噪聲干擾源種類來分,可分為尖峰干擾和諧波干擾兩種;若按耦合通路來分,可分為傳導干擾和輻射干擾兩種。使電源產(chǎn)生的干擾不至于對電子系統(tǒng)和電網(wǎng)造成危害的根本辦法是削弱噪聲發(fā)生源,或者切斷電源噪聲和電子系統(tǒng)、電網(wǎng)之間的耦合途徑。

  功率開關器件的高額開關動作是導致開關電源產(chǎn)生電磁干擾(EMI)的主要原因。開關頻率的提高一方面減小了電源的體積和重量,另一方面也導致了更為嚴重的EMI問題。開關電源工作時,其內(nèi)部的電壓和電流波形都是在非常短的時間內(nèi)上升和下降的,因此,開關電源本身是一個噪聲發(fā)生源。開關電源產(chǎn)生的干擾,按噪聲干擾源種類來分,可分為尖峰干擾和諧波干擾兩種;若按耦合通路來分,可分為傳導干擾和輻射干擾兩種。使電源產(chǎn)生的干擾不至于對電子系統(tǒng)和電網(wǎng)造成危害的根本辦法是削弱噪聲發(fā)生源,或者切斷電源噪聲和電子系統(tǒng)、電網(wǎng)之間的耦合途徑?,F(xiàn)在按噪聲干擾源來分別說明:

  二極管的反向恢復時間引起的干擾

  交流輸入電壓經(jīng)功率二極管整流橋變?yōu)檎颐}動電壓,經(jīng)電容平滑后變?yōu)橹绷鳎娙蓦娏鞯牟ㄐ尾皇钦也ǘ敲}沖波。由電流波形可知,電流中含有高次諧波。大量電流諧波分量流入電網(wǎng),造成對電網(wǎng)的諧波污染。另外,由于電流是脈沖波,使電源輸入功率因數(shù)降低。

  高頻整流回路中的整流二極管正向?qū)〞r有較大的正向電流流過,在其受反偏電壓而轉(zhuǎn)向截止時,由于PN結(jié)中有較多的載流子積累,因而在載流子消失之前的一段時間里,電流會反向流動,致使載流子消失的反向恢復電流急劇減少而發(fā)生很大的電流變化(di/dt)。

  開關管工作時產(chǎn)生的諧波干擾

  功率開關管在導通時流過較大的脈沖電流。例如正激型、推挽型和橋式變換器的輸入電流波形在 阻性負載時近似為矩形波,其中含有豐富的高次諧波分量。當采用零電流、零電壓開關時,這種諧 波干擾將會很小。另外,功率開關管在截止期間,高頻變壓器繞組漏感引起的電流突變,也會產(chǎn)生 尖峰干擾。

  交流輸入回路產(chǎn)生的干擾

  無工頻變壓器的開關電源輸入端整流管在反向恢復期間會引起高頻衰減振蕩產(chǎn)生干擾。開關電源產(chǎn)生的尖峰干擾和諧波干擾能量,通過開關電源的輸入輸出線傳播出去而形成的干擾稱之為傳導干擾;而諧波和寄生振蕩的能量,通過輸入輸出線傳播時,都會在空間產(chǎn)生電場和磁場。這種通過電磁輻射產(chǎn)生的干擾稱為輻射干擾。

  其他原因

  元器件的寄生參數(shù),開關電源的原理圖設計不夠完美,印刷線路板(PCB)走線通常采用手工布 置,具有很大的隨意性,PCB的近場干擾大,并且印刷板上器件的安裝、放置,以及方位的不合理都會造成EMI干擾。這增加了PCB分布參數(shù)的提取和近場干擾估計的難度。

  0.15 MHz處產(chǎn)生的振蕩是開關頻率的3次諧波引起的干擾。

  0.2 MHz處產(chǎn)生的振蕩是開關頻率的4次諧波和Mosfet 振蕩2(190.5KHz)基波的迭加,引起的干擾;所以這部分較強。

  0.25 MHz處產(chǎn)生的振蕩是開關頻率的5次諧波引起的干擾;

  0.35 MHz處產(chǎn)生的振蕩是開關頻率的7次諧波引起的干擾;

  0.39 MHz處產(chǎn)生的振蕩是開關頻率的8次諧波和Mosfet 振蕩2(190.5KHz)基波的迭加引起的干擾;

  1.31MHz處產(chǎn)生的振蕩是Diode 振蕩1(1.31MHz)的基波引起的干擾;

  3.3 MHz處產(chǎn)生的振蕩是Mosfet 振蕩1(3.3MHz)的基波引起的干擾。

 
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變頻器在調(diào)試與使用過程中經(jīng)常會遇到各種各樣的問題,其中過電壓現(xiàn)象最為常見。過電壓產(chǎn)生后,變頻器為了防止內(nèi)部電路損壞,其過電壓保護功能將動作,使變頻器停止運行,導致設備無法正常工作。因此必須采取措施消除過電壓,防止故障的發(fā)生。由于變頻器與電機的應用場合不同,產(chǎn)生過電壓的原因也不相同,所以應根據(jù)具體... 開關電源一直以來都是電源業(yè)的主要產(chǎn)品。但是,隨著全球?qū)Ω吣苄Мa(chǎn)品需求的不斷增加,傳統(tǒng)上采用更廉價但低能效的線性電源市場也將轉(zhuǎn)向采用開關電源。在這一過渡時期,電源業(yè)為提高開關頻率而不懈努力,以滿足客戶對功率更大、占用空間更小的電源的要求。這種發(fā)展趨勢為開關電源開啟了新的市場,并使部分設計工程師面臨...
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