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详解开关电源电磁干扰产生原理及三种控制技术
[发布时间]:2019年10月16日 [来源]:电子产品世界 [点击率]:7275
【导读】: 电磁干扰的产生与传输  电磁干扰传输有两种方式:一种是传导传输方式,另一种则是辐射传输方式。传导传输是在干扰源和敏感设备之间有完整的电路连接,干扰信号沿着连接电路传递到接收器而发生电磁干扰现象。 ...

  ①减少开关电源本身的干扰
   软开关技术:在原有的硬开关电路中增加电感和电容元件,利用电感和电容的谐振,降低开关过程中的 du/dt 和 di/dt,使开关器件开通时电压的下降先于电流的上升,或关断时电流的下降先于电压的上升,来消除电压和电流的重叠。
   开关频率调制技术:通过调制开关频率 fc,把集中在 fc 及其谐波 2fc、3fc…上的能量分散到它们周围的频带上,以降低各个频点上的 EMI 幅值。该方法不能降低干扰总量,但能量被分散到频点的基带上,从而使各个频点都不超过 EMI 规定的限值。为了达到降低噪声频谱峰值的目的,通常有两种处理方法:随机频率法和调制频率法。
   共模干扰的有源抑制技术:设法从主回路中取出一个与导致电磁干扰的主要开关电压波形完全反相的补偿 EMI 噪声电压,并用它去平衡原开关电压。
   减小电磁干扰的缓冲电路:其由线性阻抗稳定网络组成,作用是消除在供电电力线内潜在的干扰,包括电力线干扰、电快速瞬变,电涌,电压高低变化和电力线谐波等。这些干扰对一般稳压电源来说,影响不是很大,但对高频开关电源的影响显著。
   滤波:EMI 滤波器的主要目的之一,就是要在 150kHz~30MHz 的频段范围获得较高的插入损耗,但对频率为 50Hz 工频信号不产生衰减,使额定电压、电流顺利通过,同时还必须满足一定的尺寸要求。任何电源线上的传导干扰信号,均可用差模和共模信号来表示。在一般情况下,差模干扰幅度小,频率低,所造成的干扰较小;共模干扰幅度大,频率高,还可以通过导线产生辐射,所造成的干扰较大。因此,欲削弱传导干扰,把 EMI 信号控制在有关 EMC 标准规定的极限电平以下,最有效的方法就是在开关电源输入和输出电路中加装电磁干扰滤波器。
   PCB 设计:PCB 抗干扰设计主要包括 PCB 布局、布线及接地,其目的是减小 PCB 的电磁辐射和 PCB 上电路之间的串扰。开关电源布局的最佳方法与其电气设计类似。在确定 PCB 的尺寸形状后,再确定特殊元器件(如各种发生器、晶振等)的位置。最后,根据电路的功能单元,对电路的全部元器件进行布局。
   元器件的选择:选择不易产生噪声、不易传导和辐射噪声的元器件。通常特别值得注意的是,二极管和变压器等绕组类元器件的选用。反向恢复电流小、恢复时间短的快速恢复二极管是开关电源高频整流部分的理想器件。

  ②切断干扰信号的传播途径—共模、差模电源线滤波器设计
  电源线干扰可以使用电源线滤波器滤除。一个合理有效的开关电源 EMI 滤波器应该对电源线上差模和共模干扰都有较强的抑制作用。

  ③增强敏感电路的抗干扰能力
  这主要包括屏蔽和接地两种方式。

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