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開關(guān)電源的介紹

PE5Z_PCBTech ? 來源:未知 ? 作者:工程師郭婷 ? 2018-06-29 13:10 ? 次閱讀

EMC設(shè)計的目的就是想辦法使自己設(shè)計或生產(chǎn)的電子設(shè)備產(chǎn)生各種干擾信號的幅度符合別人的要求;同時還要想辦法讓自己設(shè)計或生產(chǎn)的電子設(shè)備在受到其它電子設(shè)備產(chǎn)生干擾的情況下還能正常工作。因此,EMC標準一般都是強制性的。可以用金屬機殼對電磁場進行屏蔽,以及對電源輸入電路用變壓器進行隔離,并且還要對變壓器也進行靜電感應(yīng)和磁感應(yīng)屏蔽。但由于金屬機殼比較笨重,并且成本很高,另外50周的電源變壓器體積很大,并且對其進行靜電感應(yīng)和磁感應(yīng)屏蔽也比較麻煩。 這種方法只有一些要求特別高的場合才會使用,例如:精密測試儀表,對于一般的普通電器設(shè)備,目前已很少使用。在塑料機殼內(nèi)表面噴涂導(dǎo)電材料也是一種對電磁屏蔽很有效的方法,比如,在塑料機殼內(nèi)表面噴涂石墨,對超高頻電磁屏蔽效果就非常好,因為,石墨既導(dǎo)電又有電阻,是吸收電磁波的良好材料,它不容易對電磁波產(chǎn)生反射,并對電磁波產(chǎn)生衰減作用。如果只從屏蔽效果來比較,石墨對電磁場屏蔽的效果的確不如導(dǎo)電良好的金屬,但金屬屏蔽也有缺點,它最大的缺點就是產(chǎn)生電磁波反射,并使電磁反射波相互迭加,嚴重時會產(chǎn)生電磁振蕩。 當被屏蔽干擾信號的波長正好與金屬機殼的某個尺寸接近的時候,金屬機殼很容易會變成一個大諧振腔,即:電磁波會在金屬機殼內(nèi)來回反射,并會產(chǎn)生互相迭加,這種情況在電腦機殼內(nèi)最容易實現(xiàn),當電腦機殼的邊長正好等于某干擾信號的半個波長,且干擾信號源正好位于電腦機殼的中央位置的時候,干擾信號很容易就會在機殼內(nèi)部產(chǎn)生電磁振蕩。當某一干擾信號頻率正好在諧振腔中產(chǎn)生諧振的時候,電磁波的能量反而會被加強。被加強了的干擾信號,一方面會破壞設(shè)備自身的正常工作,另一方面干擾信號也會從金屬機殼的裂縫逃逸出去,產(chǎn)生輻射干擾,雷達設(shè)備經(jīng)常使用的裂縫天線就是這個工作原理。特別指出,電磁波在金屬機殼中產(chǎn)生輻射或諧振,與外殼接地或不接地無關(guān)。 大多數(shù)電器設(shè)備傳導(dǎo)干擾都是由開關(guān)電源引起的,為了提高開關(guān)電源的工作效率,一般都希望開關(guān)管導(dǎo)通和關(guān)斷速度越高越好,即:方波的前、后沿越陡越好,這樣的結(jié)果會使開關(guān)電源產(chǎn)生的干擾更加嚴重,要進行抑制更加困難。因此,在對開關(guān)電源進行設(shè)計時,不要無條件地追求開關(guān)電源的工作效率為越高越好。

Y電容為安全電容,必須經(jīng)過安全檢測部門人證過后才能使用。Y電容的耐壓一般都標有安全認證標志和AC250V或AC275V字樣,但其真正的直流耐壓高達5000V以上,因此,Y電容不能隨便用AC250V,或DC400V之類的電容來代用。抑制V3干擾信號最有效的方法,同樣也是在V3的兩端并聯(lián)一個電容,由于這個電容連接的位置比較特殊,也需要符合安全標準,因此,一般人們都稱他為X電容。 X電容同樣也屬于安全電容,其容量可以比Y電容大,但必須在X電容的兩端并聯(lián)一個安全電阻,用于防止電源線拔插時電源線插頭長時間帶電。安全標準規(guī)定,當正在工作之中的機器電源線被拔掉時,在兩秒鐘內(nèi),電源線插頭兩端帶電的電壓(或?qū)Φ仉娢唬┍仨毿∮谠瓉黼妷旱?0%。 X電容也是安全電容,必須經(jīng)過安全檢測部門認證過后才能使用。 X電容的耐壓一般都標有安全認證標志和AC250V或AC275V字樣,但其真正的直流耐壓達2000V以上,使用的時候不要隨便用AC250V,或DC400V之類的電容來代用。 X 電容一般都選用紋波電流比較大的聚脂薄膜安全電容,這種電容體積一般都很大,但其允許瞬間充放電的電流也很大,即:內(nèi)阻比較小。普通電容紋波電流的指標一般都很小,動態(tài)內(nèi)阻比較大,用普通電容代替X電容,除了耐壓條件不能滿足以外,一般紋波電流指標也是難以滿足要求的。 實際上,光靠用Y電容和X 電容就想把傳導(dǎo)干擾信號完全濾除是不可能的。因為干擾信號的頻譜非常寬,基本覆蓋了幾十KHz到幾百MHz甚至上千MHz的頻率范圍。對低端干擾信號的濾除需要很大容量的濾波電容,但受到安全條件的限制,Y電容和X電容的容量都不能用大;對高端干擾信號的濾除,大容量電容的濾波性能又極差,特別是聚脂薄膜電容的高頻性能一般都比較差,因為它是用卷繞工藝生產(chǎn)的,并且聚脂薄膜介質(zhì)高頻響應(yīng)特性與陶瓷或云母相比相差很遠,一般聚脂薄膜介質(zhì)都具有吸附效應(yīng),它會降低電容器的工作頻率,聚脂薄膜電容工作頻率范圍大約都在1MHz左右,超過1MHz其阻抗將顯著增加。 因此,抑制電子設(shè)備產(chǎn)生的傳導(dǎo)干擾除了選用Y電容和X電容進行濾波以外,一般還要同時選用多個電感濾波器一起組合對干擾除進行濾波。電感濾波器屬于低通濾波器,但電感濾波器也有很多種類和無數(shù)多種規(guī)格,例如有:差模、共模,以及高頻、低頻等,每種電感主要都是針對某一小段頻率的干擾信號濾除而起作用,對其它頻率的干擾信號的濾除起作用不大。因為,電感量很大的電感,其線圈匝數(shù)很多,分布電容也很大,高頻信號會通過分布電容旁路掉,另外,導(dǎo)磁率很高的磁芯,其工作頻率也不高。目前,國內(nèi)大量使用的電感濾波器磁芯的工作頻率大多數(shù)都在75MHz以下,對于工作頻率要求比較高的場合,必須選用高頻環(huán)形磁芯,高頻環(huán)形磁芯導(dǎo)磁率一般都不高,但漏感特別小。

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原文標題:【小知識】如何利用開關(guān)電源切斷EMI

文章出處:【微信號:PCBTech,微信公眾號:EDA設(shè)計智匯館】歡迎添加關(guān)注!文章轉(zhuǎn)載請注明出處。

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