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如何解決開關電源幹擾
作者: 發布時間: 2022-10-12 閱讀: 0

開關電源是非常重要的電源類型之一,對於開關電源,電子專業的好友通常具備一些了解。為增進大家對開關電源的認識,本文將對開關電源的幹擾源以及抑製開關電源電磁幹擾的方法予以展現。如果你對開關電源具有興趣,不妨繼續往下閱讀哦。


一、開關電源

開關模式電源又稱交換式電源、開關變換器,是一種高頻化電能轉換裝置,是電源供應器的一種。其性能是將一個位準的電壓,透過不同形式的架構轉換為用戶端所需求的電壓或電流。開關電源的輸入多半是交流電源模塊(例如市電)或是直流電源模塊,而輸出多半是需要直流電源模塊的設備,例如個人電腦,而開關電源就進行兩者之間電壓及電流的轉換。


二、開關電源的幹擾源分析

開關電源产生的電磁幹擾(EMI)按耦合通道可分為傳導幹擾和輻射幹擾;根據噪聲幹擾源的類型,可分為峰值幹擾和諧波幹擾。開關電源工作過程中产生的浪湧電流和峰值電壓形成幹擾源,工頻整流濾波中使用的大電容充放電,高頻時開關管的電壓切換,輸出整流二極管的反向恢復電流都是這類幹擾源。


三.電磁幹擾的抑製措施

電磁幹擾是由三個基本要素結合而产生的:電磁幹擾源;對幹擾能量敏感的設備;將電磁幹擾源傳輸到敏感設備的介質是傳輸通道或耦合方式。開關電源产生的電磁幹擾的抑製措施主要從兩個方面考慮:一是降低幹擾源的幹擾強度;首先是切斷幹擾傳播途徑。

常見的抗幹擾措施有電路隔離、屏蔽、接地、安裝EMI濾波器和PCB板的合理布局布線。

1.電路的隔離

在開關電源中,電路隔離主要包括:模擬電路的隔離、數字電路的隔離以及數字電路與模擬電路之間的隔離。主要目的是通過隔離元件來切斷噪聲幹擾的路徑,從而達到抑製噪聲幹擾的效果。開關電源模擬信號控製系統的隔離,交流信號一般采用變壓器隔離,DC信號一般采用線性隔離器(如線性光耦)隔離。數字電路的隔離主要有:脈沖變壓器隔離、光電耦合器隔離等。其中,數字輸入隔離主要采用脈沖變壓器隔離和光電耦合器隔離;數字輸出隔離主要采用光電耦合器隔離和高頻變壓器隔離。

2.接地

為了防止各種電路相互幹擾,使它們相互兼容工作,工作接地根據電路的性質分為不同的類型。如DC地、交流地、數字地、模擬地、信號地、電源地、電源地等。在電路策劃中,交流電源應與直流電源分開,模擬電路應與數字電路分開,電源地應與弱電地分開。

3.安裝EMI濾波器

電力濾波器安裝在電力線和電子設備之間,用於抑製來自電力線的傳導幹擾,減少來自電網的傳導幹擾,對提高設備的可靠性有重要作用。開關電源产生的電磁幹擾主要是傳導幹擾,傳導幹擾分為差模幹擾和共模幹擾。濾波器由共模扼流圈L、差模電容Cx和共模電容Cy組成。共模扼流圈L由纏繞在同一高導磁率磁芯上的兩個繞組組成,其結構使得差模電流产生的磁通量相互抵消。這種結構可以用更小的體積獲得更大的電感,也不用擔心工作電流導致飽和。每個繞組和電容Cy分別構成L-E和N-E兩對獨立端口的低通濾波器,形成共模濾波網絡,用於抑製電力線上的共模幹擾。至於共模扼流圈L、差模電容Cx、共模電容Cy的取值,濾波器的諧振頻率應盡可能低於開關電源的工作頻率,這樣才能濾除整個頻段。

4.合理的布局和布線

開關電源的輻射幹擾與電流路徑中的電流、路徑的環路面積和電流頻率的平方的乘積成正比,即輻射幹擾。應用這種關系的前提是路徑尺寸遠小於頻率的波長。上述關系表明,減小過孔面積是降低輻射騷擾的關鍵,也就是說開關電源的元器件之間要緊密排列。在一次電路中,要求輸入電容、晶體管和變壓器相互靠近,布線緊湊。在次級電路中,要求二極管、變壓器和輸出電容彼此靠近。在印刷電路板上,正負載電流導體分布在印刷電路板的兩側,並盡量保持兩個載流導體相互平行,因為平行且靠近的正負載電流導體产生的外部磁場往往會相互抵消。