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    開關電源的電磁兼容性該如何設計
    時間:2021-04-27 08:42:57 點擊次數:39

    本文從開關電源的電磁兼容性系統構成、電磁干擾的特征、概述電磁兼容、影響開關電源電磁兼容功能的主要因素以及開關電源的電磁兼容規劃剖析五個方面,介紹了開關電源電磁兼容的規劃,希望能為相關需求的人提供一些參考意見。

    在隨著電子設備的應用范圍逐漸遍及,開關電源基本與所有電子設備都有一定聯系,這些電子設備在實際中會產生頻譜較寬、密度較高的電磁信號,許多嚴峻的環境都要求電子設備具備較強的電磁兼容性,所以設備的電磁兼容性規劃是至關重要的。

    一、電磁兼容的系統構成

    所謂的電磁兼容性一般是由兩個部分組成,一是電磁敏感性,二是電磁干擾。電子設備不只要讓設備自身對外形成的噪聲下降,并且可以阻撓來源于外部的噪聲。電子設備只有滿意這些條件,才可以在同一時間運用,相互之間沒有任何干擾。電磁敏感性要是指在呈現電磁打擾的情況下,系統以及裝置等等無法防止功能嬌弱的性能,即抗干擾性能。電磁干擾是指電子設備發生的外出噪聲。因而,綜合以上來剖析,電磁干擾與電磁敏感性不只是對立的,并且是互相有聯系的矛盾統一體。

     

    二、開關電源電磁干擾的特征

    在開關電源功率改換器中功率半導體器材的開關次數適當多,在高頻下啊功率開關器材的通電、斷電中往往會發生巨大的電磁干擾。相對于數字電路而言,其開關器材功率適當大,可是頻率不能過高,所以開關電源電磁干擾一般都會呈現出許多特征,首要體現在以下幾點:

    1開關電源電磁干擾干擾源的方位生死適當清楚的,詳細集中在二級管以及功率開關器材上。

    2由于其是作業在開關情況的動力轉化裝置,其在電流以及電壓方面都有適當高的改變率,形成很大的干擾強度。

    3一般來說,印刷線路板都采納手藝安置,具有較強的隨意性,這樣就難以提取印刷線路板。

     

    三、概述電磁兼容

    國際電工委員會提出電磁兼容的主要定義是:電子設備的首要性能是電磁兼容,在電磁環境下電子設備可以體現出其功用,一般不會形成無法忍受的干擾。我國出臺的電磁兼容標準中提出電磁兼容的定義是:在其電磁環境下系統或者設備在實踐作業中不會呈現問題,并且不會對此環境中的其他事物發生無法忍受的電磁打擾性能。這就表明電磁兼容有以下幾個層面的意思:榜首,電子設備應該具備的阻撓電磁干擾性能;第二,此電子設備引起的電磁干擾要嚴格操控,不能超過標準的極限,不可以形成相同電磁環境中其他各項電子設備無法安穩運轉;第三,不管什么類型的電子設備,都可以對其電磁兼容性進行準確測量。

    電磁兼容性研究的范疇一般包含多個部分,首要包含電磁兼容性的測試、電磁干擾的呈現和傳輸以及電磁兼容的規劃標準等等。[1]其研究對象也有一定的差異,一般有兩種干擾,分別是天然干擾源以及人為干擾源。前者,天然干擾源首要包含電阻熱噪聲、太陽以及雷電等等。后者,人為干擾源首要包含手機、電網以及焚燒系統等等。在這個范疇我國起步時間是適當吃的,可是也合理擬定電磁兼容性的標準,尤其是在電動工具以及無線電等多方面都擬定相應的測量標準和測量方式。

     

    四、影響開關電源電磁兼容功能的首要要素

    一般,對開關電源電磁兼容功能發生影響的要素詳細表現在以下幾點:榜首,外部噪聲影響開關電源,比如:使用電網傳輸進入開關電源的差模噪聲、共模噪聲干擾開關電源操控電路等等;第二,開關電源輸進變流回路的非線性形成的電流波形畸變,形成的電流諧波分量污染電網;第三,開關電源的高頻逆變回路呈現的電磁噪聲。開關電源類型多元化,依據電路結構,可以將其劃分紅直流改換時以及串聯式;依據鼓勵辦法,可以將其劃分紅他人鼓勵式和自我鼓勵式;依據開關管的組合,可以將其劃分紅推挽以及單管等等??墒侨魏晤愋偷拈_關電源,都是借助開關器材關和開的時間比對傳輸電壓大小進行操控,遍及采用的操控辦法包含兩種,一是脈沖寬度調制,二是脈沖頻率調制。[2]由于開關開關電源開關頻率超過幾十乃至幾百千赫,電路的電壓改變率以及電流都說是適當大的,所以高頻整流器材以及開關器材的電流尖峰形成的諧波、高頻電壓器的電磁輻射形成的干擾等噪聲都是適當強的電磁干擾源。這些電磁干擾信號跟著開關頻率的提升、輸出功率的加大而明顯加強,會使用電源線和差模與共模的方向向外面傳導,也輻射到附近空間,威脅其他電子設備的安全安穩運轉。開關電源作業原理簡圖如圖1所示,表明開關電源中電磁噪聲的呈現和耦合途徑。

      

    五、開關電源的電磁兼容規劃剖析

    一般,限制開關電源干擾的辦法有很多方式,比方:接地處理、改仁慈路以及屏蔽處理等等。[3]本文采納改進電路,采納吸收變壓器以限制分布電容發生的損害,削減高頻噪聲;采納濾波電路等戰略加強電源的抗干擾性,使開關電源的電磁兼容性得到顯著提高,讓其在相對雜亂的電磁環境中可以正常運轉。

    (一)濾波器的規劃

    電磁干擾進入電子設備的主要途徑是電源線,在設備電源線進口方位將電網濾波器安裝上,可以使電磁干擾傳播途徑被堵截。[4]此電源采納經過改進的濾波器。相對于常規的濾波器而言,增設瞬態按捺器以及差模扼流圈等等,并且在開關電源進口方位運用磁環將引線端套住,這樣可以使共模干擾以及差模干擾得到按捺。

    (二)逆變器的規劃

    開關電源造成電磁輻射的重要器材是逆變器,在高頻率下逆變器的簡化等效電路如圖2所示。

     

    繞組間的分布電容C1、C2讓變壓器初次級引起耦合,讓初級高頻噪聲耦合轉化到次級;經過分布電容C1、C2讓變壓器主回路與內部中呈現高頻振蕩環流,讓變壓器功率耗費加大,并且呈現高頻電磁輻射。[5]在變壓器實踐規劃過程中,不管是選擇仍是繞制絕緣材料,有必要要盡或許下降每個部分的分布電容,并且經過將屏蔽層添加在初級和次級之間,使C1、C2可下降為0。由于高壓電源變壓器歸于升壓型,與電容C2相比之下,C1電容很少影響電路。為了下降次級分布電容C2的危害性,規劃人員在規劃變壓器次級時,能夠將其規劃成一種雙繞組,運用吸收變壓器將繞組間分布電容的一切諧振能量向主電路轉移。[6]此外,由于吸收變壓器的呈現,等同于將電阻分布設置在C2的兩端,下降電流尖峰,電路處在阻尼狀況下,以下降電磁輻射。

    結語:

    總而言之,開關電源電磁兼容規劃的首要意圖是讓產品在某種電磁環境下安穩工作,換言之,電源產品有必要要滿意有關規定的抗干擾極限值要求,如果受到電磁騷擾,就會削減其運用性能,甚至影響電源產品的安全性。并且電源產品有必要要滿意有關規定的電磁極限值要求,絕對不能污染電磁環境,以更好地實現電磁兼容。

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