開關電源中電磁干擾的抑制方法(2)

2011年10月28日 10:39 來源:本站整理 作者:秩名 我要評論(0)

 

      2 電磁干擾的抑制

       2.1 諧波電流的抑制

  采用功率因數校正可以解決諧波電流超標的問題。有源功率因數校正采用Boost升壓PFC電路,功率因數提高到O.99以上,使得諧波電流很小,但電路復雜,成本也不低,而且電路中的開關管和高壓整流二極管的開關噪聲將成為新的騷擾源,使整機的EMI達標增加了難度。

  考慮到在交流輸入電壓(AC 220~250V)范圍內,滿足電壓調整率情況下,適當減小濾波電容,輸入串聯電阻可以在一定程度上降低濾波電容充電電流瞬時值的峰值,滿足諧波電流限值,且功率損耗在可以接受的范圍之內,整機電源效率下降不多,也不失為較好方法。采用這一方法后實測諧波電流值如表2所列。

 

        2.2傳導騷擾的抑制

  傳導噪聲主要來源半橋中功率開關管S1及S2以頻率25 kHz交替工作,功率開關管集電極發射極電壓Uce和發射極電流,。波形接近矩形波。傅立葉分析表明,矩形波脈沖具有相當寬的頻率帶寬,含有豐富的高次諧波,脈沖波形的頻譜幅度在低頻段較高。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,也會產生尖峰干擾。

  輸入濾波器是為變換器的電磁騷擾電平和外界的電磁騷擾源設計的一種低阻抗通道(即低通濾波器),以抑制或去除電磁騷擾,達到電磁兼容的目的。

  如圖5所示,輸人濾波器是由電感(LFI、LF2)和CY電容(C4、C5)及Cx電容(C1、C2、C3)組成的低通濾波器電路構成。對頻率較高的噪聲信號有較大的衰減。C1、C2、C3是濾除共模干擾的電容,C4、C5是濾除差模干擾的電容,LF1、LF2是共模線圈。

  圖3中低頻傳導干擾(O.15~lMHz范圍)超標,共模噪聲的主要騷擾源是功率開關管,低頻傳導干擾抑制以增加共模電感的電感量為主,當共模電感從原設計的15mH增加到24mH時,低頻傳導干擾最大處下降30dB,得到了顯著改善。如圖6所示。

 

  輸入濾波器對20MHz以下噪聲抑制有明顯的效果。理想輸入濾波器是低通濾波器,但實際上是帶阻濾波器
當開關電源頻率增加時,所需的共模電感可大大減小,共模電感體積也減小。但是,開關電源在20MHz以上頻帶的輻射噪聲份量有所增加,給輻射騷擾的達標帶來麻煩。開關頻率和共模電感的關系如表3所列。

 

  由于共模電感線圈存在寄生電容,高頻噪聲成分經過寄生電容向外發射騷擾,故使用單個大感量共模電感不容易達到好的高頻濾波效果,一般采用兩個共模電感,同樣的電感量抑制高頻噪聲很見效,將有6dB以上的差值。

  Cx電容器高頻阻抗頻率特性是一個關系電磁騷擾抑制效果的重要參數。電容器在高頻使用時等效為r(等效串聯電阻)+c+L(等效串聯電感)電路。由于電容器自身的固有電感(即等效串聯電感)存在,在頻率低的范圍,電容器電抗呈容性,在頻率高的范圍,電容器電抗呈感性,這時抑制騷擾的能力就明顯下降。電容器的固有引線電感越小和騷擾源的高頻內阻抗越大,則抑制騷擾的效果越好。

  首先,從電磁騷擾源產生的機理人手,查找輻射騷擾源的所在,從根本上降低其產生輻射騷擾噪聲的電平。在輸出電壓比較低的情況下,輸出整流器和平滑電路的干擾可能比較 
嚴重+通過減小環路面積可以抑制di/dt環路產生的磁場輻射。整流及續流二極管工作在高頻開關狀態,也是個高頻騷擾源。二極管的引線寄生電感、結電容的存在以及反向恢復電流的影響,使之工作在很高的電壓及電流變化率下,且產生高頻振蕩,二極管反向恢復的時間也越長,則尖峰電流的影響也越大。

  C4及Cs的引線和連接地引線應盡量短,以使接地阻抗盡量小,噪聲能經過電容旁路到地線,C4及C5取較大電容量濾波效果好,但是,隨著電容量的增加泄漏電流也增加了,而泄漏電流值是電氣安全中的重要指標,決不允許超過規定數值一一般的漏電流限制是3.5 mA,此桌面式塑殼開關電源屬手持式設備,最大漏電流限制為O.75 mA,實測值為O.55mA。

  電源輸入線纜要短,濾波器盡量靠近輸入端口,避免濾波器輸入輸出發生耦合,而失去濾波作用。接地盡量簡短可靠,減小高頻阻抗,使干擾有效旁路。經過數次整改后,得到滿意的結果如圖7所示。

 

 

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