開(kāi)關(guān)電源電磁兼容性問(wèn)題研究
(2)由高頻變壓器初次級(jí)之間分布電容引起的共模傳導(dǎo)干擾
共模干擾是一種相對(duì)大地的干擾,所以它不會(huì)通過(guò)變壓器“電生磁和磁生電”的機(jī)理來(lái)傳遞,而必須通過(guò)變壓器繞組間的耦合電容傳遞。在開(kāi)關(guān)電源的高頻變壓器初次級(jí)之間存在著分布電容是個(gè)不爭(zhēng)的事實(shí)。
3.6 產(chǎn)生干擾的其它原因
開(kāi)關(guān)電源為了提高功率因數(shù),均采用了有源功率因數(shù)校正電路。同時(shí),為了提高電路的效率及可靠性,減小功率器件的電應(yīng)力,大量采用了軟開(kāi)關(guān)技術(shù)。其中零電壓、零電流或零電壓零電流開(kāi)關(guān)技術(shù)應(yīng)用最為廣泛。該技術(shù)極大地降低了開(kāi)關(guān)器件所產(chǎn)生的電磁干擾。但是,軟開(kāi)關(guān)無(wú)損吸收電路,多利用L、C進(jìn)行能量轉(zhuǎn)移,利用二極管的單向?qū)щ娦阅軐?shí)現(xiàn)能量的單向轉(zhuǎn)換。因而,該諧振電路中的二極管成為電磁干擾的一大干擾源。
開(kāi)關(guān)電源中,一般利用儲(chǔ)能電感及電容器組成L、C濾波電路,實(shí)現(xiàn)對(duì)差模及共模干擾信號(hào)的濾波,以及交流方波信號(hào)轉(zhuǎn)換為平滑的直流信號(hào)。由于電感線(xiàn)圈的分布電容,導(dǎo)致電感線(xiàn)圈的自諧振頻率降低,從而使大量的高頻干擾信號(hào)穿過(guò)電感線(xiàn)圈,沿交流電源線(xiàn)或直流輸出線(xiàn)向外傳播。隨著干擾信號(hào)頻率的上升,由于引線(xiàn)電感的作用,導(dǎo)致電容量及濾波效果不斷下降,直至達(dá)到諧振頻率以上時(shí),完全失去電容器的作用而變?yōu)楦行?。不正確地使用濾波電容及引線(xiàn)過(guò)長(zhǎng),也是產(chǎn)生電磁干擾的一個(gè)原因。
開(kāi)關(guān)電源PCB布線(xiàn)不合理、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不合理、電源線(xiàn)輸入濾波不合理、輸入輸出電源線(xiàn)布線(xiàn)不合理、檢測(cè)電路的設(shè)計(jì)不合理,均會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)工作的不穩(wěn)定或降低對(duì)靜電放電、電快速瞬變脈沖群、雷擊、浪涌及傳導(dǎo)干擾、輻射干擾及輻射電磁場(chǎng)等的抗擾性能力。
4 電磁兼容性研究及解決方法[3][4]
電磁兼容性的研究。一般運(yùn)用CISPR16及IEC61000中規(guī)定的電磁場(chǎng)檢測(cè)儀器及各種干擾信號(hào)模擬器、附助設(shè)備,在標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試場(chǎng)地或?qū)嶒?yàn)室內(nèi)部,通過(guò)詳盡的測(cè)試分析、結(jié)合對(duì)電路性能的理解來(lái)進(jìn)行分析研究。
從電磁兼容性的三要素講,要解決開(kāi)關(guān)電源的電磁兼容性,可從3個(gè)方面入手:
(1)減小干擾源產(chǎn)生的干擾信號(hào);
(2)切斷干擾信號(hào)的傳播途徑;
(3)增強(qiáng)受干擾體的抗干擾能力。
在解決開(kāi)關(guān)電源內(nèi)部的電磁兼容性時(shí),可以綜合運(yùn)用上述3個(gè)方法,以成本效益比及實(shí)施的難易性為前提。
對(duì)開(kāi)關(guān)電源產(chǎn)生的對(duì)外干擾,如電源線(xiàn)諧波電流、電源線(xiàn)傳導(dǎo)干擾、電磁場(chǎng)輻射干擾等,只能用減小干擾源的方法來(lái)解決。一方面,可以增強(qiáng)輸入輸出濾波電路的設(shè)計(jì),改善有源功率因數(shù)校正(APFC)電路的性能,減少開(kāi)關(guān)管及整流續(xù)流二極管的電壓電流變化率,采用各種軟開(kāi)關(guān)電路拓?fù)浼翱刂品绞降?。另一方面,加?qiáng)機(jī)殼的屏蔽效果,改善機(jī)殼的縫隙泄漏,并進(jìn)行良好的接地處理。
對(duì)外部的抗干擾能力,如浪涌、雷擊,應(yīng)優(yōu)化交流輸入及直流輸出端口的防雷能力。通常,對(duì)1.2/50µs開(kāi)路電壓及8/20µs短路電流的組合雷擊波形,因能量較小,可采用氧化鋅壓敏電阻與氣體放電管等的組合方法來(lái)解決。對(duì)于靜電放電,通常在通信端口及控制端口的小信號(hào)電路中,采用TVS管及相應(yīng)的接地保護(hù)、加大小信號(hào)電路與機(jī)殼等的電距離,或選用具有抗靜電干擾的器件來(lái)解決??焖偎沧冃盘?hào)含有很寬的頻譜,很容易以共模的方式傳入控制電路內(nèi),采用防靜電相同的方法并減小共模電感的分布電容、加強(qiáng)輸入電路的共模信號(hào)濾波(如加共模電容或插入損耗型的鐵氧體磁環(huán)等)來(lái)提高系統(tǒng)的抗擾性能。
減小開(kāi)關(guān)電源的內(nèi)部干擾,實(shí)現(xiàn)其自身的電磁兼容性,提高開(kāi)關(guān)電源的穩(wěn)定性及可靠性,應(yīng)從以下幾個(gè)方面入手:注意數(shù)字電路與模擬電路PCB布線(xiàn)的正確區(qū)分、數(shù)字電路與模擬電路電源的正確去耦;注意數(shù)字電路與模擬電路單點(diǎn)接地、大電流電路與小電流特別是電流電壓取樣電路的單點(diǎn)接地以減小共阻干擾、減小地環(huán)的影響;布線(xiàn)時(shí)注意相鄰線(xiàn)間的間距及信號(hào)性質(zhì),避免產(chǎn)生串?dāng)_;減小地線(xiàn)阻抗;減小高壓大電流線(xiàn)路特別是變壓器原邊與開(kāi)關(guān)管、電源濾波電容電路所包圍的面積;減小輸出整流電路及續(xù)流二極管電路與直流濾波電路所包圍的面積;減小變壓器的漏電感、濾波電感的分布電容;采用諧振頻率高的濾波電容器等。
評(píng)論