跟着电力电子技术的开展,开关电源模块因其相对体积小、效率高、作业牢靠等优点开端取代传统整流电源而被广泛应用到社会的各个领域。但因为开关电源作业频率高,内部发生很快的电流、电压改变,即dv/dt和di/dt,致使开关电源模块将发生较强的谐波搅扰和尖峰搅扰,并经过传导、辐射和串扰等耦合路径影响自身电路及其它电子体系的正常作业,当然其自身也会遭到其它电子设备电磁搅扰的影响。这即是所评论的电磁兼容性疑问,也是关于开关电源电磁兼容的电磁打扰EMD与电磁灵敏度EMS规划疑问。因为国家开端对有些电子商品强行实施3C认证,因而一个电子设备能否满意电磁兼容规范,将关系到这一商品能否在市场上出售,所以进行开关电源的电磁兼容性研讨显得非常主要。
电磁兼容学是一门综合性学科,它涉及的理论包含数学、电磁场理论、天线与电波传达、电路理论、信号剖析、通讯理论、材料科学、生物医学等。
进行开关电源的电磁兼容性规划时,首要进行一个体系规划,清晰以下几点:
1. 清晰体系要满意的电磁兼容规范;
2. 断定体系内的关键电路有些,包含强搅扰源电路、高度灵敏电路;
3. 清晰电源设备作业环境中的电磁搅扰源及灵敏设备;
4. 断定对电源设备所要采纳的电磁兼容性办法。
一、DC/DC变换器内部噪声搅扰源剖析
1.二极管的反向恢复导致噪声搅扰
在开关电源中常运用工频整流二极管、高频整流二极管、续流二极管等,因为这些二极管都作业在开关状况,如图所示,在二极管由阻断状况到导通作业过程中,将发生一个很高的电压尖峰VFP;在二极管由导通状况到阻断作业过程中,存在一个反向恢复时刻trr,在反向恢复过程中,因为二极管封装电感及引线电感的存在,将发生一个反向电压尖峰VRP,因为少子的存储与复合效应,会发生瞬变的反向恢复电流IRP,这种疾速的电流、电压骤变是电磁搅扰发生的根源。
2.开关管开关动作时发生电磁搅扰
在正激式、推挽式、桥式变换器中,流过开关管的电流波形在阻性负载时近似矩形波,富含丰厚的高频成分,这些高频谐波会发生很强的电磁搅扰,在反激变换器中,流过开关管的电流波形在阻性负载时近似三角波,高次谐波成分相对较少。开关管在注册时,因为开关时刻很短以及逆变回路中引线电感的存在,将发生很大的dV/dt骤变和很高的尖峰电压,在开关管的关断时,因为关断时刻很短,将发生很大的di/dt骤变和很高的电流尖峰,这些电流、电压骤变将发生很强的电磁搅扰。
3.电感、变压器等磁性元件导致的电磁搅扰
在开关电源中存在输入滤波电感、功率变压器、阻隔变压器、输出滤波电感等磁性元件,阻隔变压器初次级之间存在寄生电容,高频搅扰信号经过寄生电容耦合到次边;功率变压器因为绕制工艺等原因,原次边耦合不理想而存在漏感,漏电感将发生电磁辐射搅扰,别的功率变压器线圈绕组流过高频脉冲电流,在周围构成高频电磁场;电感线圈中流过脉动电流会发生电磁场辐射,并且在负载突切时,会构成电压尖峰,同时当它作业在饱和状况时,将会发生电流骤变,这些都会导致电磁搅扰;
4.操控电路中周期性的高频脉冲信号如振荡器发生的高频脉冲信号等将发生高频高次谐波,对周围电路发生电磁搅扰。
5.此外电路中还会有地环路搅扰、公共阻抗耦合搅扰,以及操控电源噪声搅扰等。
6.开关电源中的布线规划非常主要,不合理布线将使电磁搅扰经过线线之间的耦合电容和分布互感串扰或辐射到附近导线上,然后影响其它电路的正常作业。
7.热辐射发生的电磁搅扰,热辐射是以电磁波的形式进行热交换,这种电磁搅扰影响其它电子元器件或电路的正常稳定作业。
二、外界的电磁搅扰
关于某一电子设备,外界对其发生影响的电磁搅扰包含:电网中的谐波搅扰、雷电、太阳噪声、静电放电,以及周围的高频发射设备导致的搅扰。
三、电磁搅扰的结果
电磁搅扰将造成传输信号畸变,影响设备的正常作业。关于雷电、静电放电等高能量的电磁搅扰,严重时会损坏设备。而关于某些设备,电磁辐射会导致主要信息的走漏。
四、开关电源的电磁兼容规划
了解了开关电源内部及外部电磁搅扰源后,我们还应知道,构成电磁搅扰机理的三要素是还有传达路径和受扰设备。因而开关电源的电磁兼容规划主要从以下三个方面下手:
1、减小搅扰源的电磁搅扰能量;
2、切断搅扰传达路径;
3、进步受扰设备的抗搅扰才能。
准确了解和掌握开关电源的电磁搅扰源及其发生机理和搅扰传达路径,关于采纳何种抗搅扰办法以使设备满意电磁兼容要求非常主要。因为搅扰源有开关电源内部发生的搅扰源和外部的搅扰源,并且可以说搅扰源无法消除,受扰设备也老是存在,因而可以说电磁兼容疑问老是存在。