国产91免费_国产精品电影一区_日本s色大片在线观看_中文在线免费看视频

CNTXJ.NET | 通信界-中國(guó)通信門戶 | 通信圈 | 通信家 | 下載吧 | 說(shuō)吧 | 人物 | 前瞻 | 智慧(區(qū)塊鏈 | AI
 國(guó)際新聞 | 國(guó)內(nèi)新聞 | 運(yùn)營(yíng)動(dòng)態(tài) | 市場(chǎng)動(dòng)態(tài) | 信息安全 | 通信電源 | 網(wǎng)絡(luò)融合 | 通信測(cè)試 | 通信終端 | 通信政策
 專網(wǎng)通信 | 交換技術(shù) | 視頻通信 | 接入技術(shù) | 無(wú)線通信 | 通信線纜 | 互聯(lián)網(wǎng)絡(luò) | 數(shù)據(jù)通信 | 通信視界 | 通信前沿
 智能電網(wǎng) | 虛擬現(xiàn)實(shí) | 人工智能 | 自動(dòng)化 | 光通信 | IT | 6G | 烽火 | FTTH | IPTV | NGN | 知本院 | 通信會(huì)展
您現(xiàn)在的位置: 通信界 >> 通信電源 >> 技術(shù)正文
 
開關(guān)電源中電磁干擾的抑制
[ 通信界 | 張波 | www.6611o.com | 2006/8/9 22:19:38 ]
 

常州誠(chéng)聯(lián)電源制造有限公司 張波

  摘要:討論了開關(guān)電源的電磁兼容問(wèn)題,并以180W開關(guān)電源為例,介紹了解決電磁兼容的方案。

  關(guān)鍵詞:開關(guān)電源;電磁兼容;諧波電流;傳導(dǎo)干擾;輻射干擾

0 引言
  隨著開關(guān)電源技術(shù)的不斷發(fā)展和日趨成熟,各個(gè)應(yīng)用領(lǐng)域?qū)﹂_關(guān)電源的需求也不斷增長(zhǎng),但是,開關(guān)電源存在嚴(yán)重的電磁干擾(EMI)問(wèn)題。它不僅對(duì)電網(wǎng)造成污染,直接影響到其它用電電器的正常工作,而且作為輻射干擾闖入空間,對(duì)空間也造成電磁污染。于是便產(chǎn)生了開關(guān)電源的電磁兼容(EMC)問(wèn)題。電磁兼容是指設(shè)備或系統(tǒng)在其電磁環(huán)境中能正常工作且不對(duì)該環(huán)境中任何事物構(gòu)成不能承受的電磁騷擾的能力。

  開關(guān)電源的電磁干擾可分為傳導(dǎo)干擾和輻射干擾兩大類。傳導(dǎo)干擾通過(guò)交流電源傳播,頻率低于30 MHz。輻射干擾通過(guò)空氣傳播,頻率在30MHz以上。

  本文針對(duì)一種桌面式180W塑殼開關(guān)電源(負(fù)載是12V/15A的半導(dǎo)體制冷冰箱,電源外形大小205mm×90mm×62mm)所存在的電磁干擾超標(biāo)問(wèn)題,從原理上進(jìn)行了分析,并探討了解決方案。

1 180 W開關(guān)電源的電路結(jié)構(gòu)分析與電磁干擾測(cè)試
1.1 主電路與結(jié)構(gòu)布局分析
  該開關(guān)電源的電路原理如圖1所示。



  電容濾波整流器功率因數(shù)低,整流二極管導(dǎo)通時(shí)間較短,濾波電容充電電流瞬時(shí)值的峰值大,整流后的電流波形為脈動(dòng)狀,產(chǎn)生高的諧波電流。

  半橋電路中高頻導(dǎo)通和截止的S1、S2、D3、D4和變壓器T1是開關(guān)電源的主要騷擾源,產(chǎn)生高頻高壓的尖峰諧波振蕩,該諧波振蕩產(chǎn)生的高次諧波,通過(guò)開關(guān)管與散熱器問(wèn)的分布電容傳入內(nèi)部電路或通過(guò)散熱器及變壓器向空間輻射。

  該開關(guān)電源的內(nèi)部布局如圖2所示,左邊是交流電源輸入和直流輸出,靠左邊上下兩側(cè)留有通風(fēng)孔,風(fēng)機(jī)在右邊,采用向外抽風(fēng)方式散熱,保證塑殼內(nèi)的熱量及時(shí)排出,避免熱量在塑殼內(nèi)積聚。該布局的優(yōu)點(diǎn)是通風(fēng)路比較通暢,但也存在缺點(diǎn)—輸入輸出接口電纜安裝得較近,在它們之間容易產(chǎn)生空間耦合,形成輻射騷擾。



1.2 電磁干擾測(cè)試
  表l所列為測(cè)得的7~21次諧波電流的數(shù)值,其中11、15、17次諧波電流都超標(biāo)。



  輻射騷擾預(yù)測(cè)結(jié)果在30~50MHz和100MHz處超出限值,如圖4所示。



2 電磁干擾的抑制
2.1 諧波電流的抑制
  采用功率因數(shù)校正可以解決諧波電流超標(biāo)的問(wèn)題。有源功率因數(shù)校正采用Boost升壓PFC電路,功率因數(shù)提高到O.99以上,使得諧波電流很小,但電路復(fù)雜,成本也不低,而且電路中的開關(guān)管和高壓整流二極管的開關(guān)噪聲將成為新的騷擾源,使整機(jī)的EMI達(dá)標(biāo)增加了難度。

  考慮到在交流輸入電壓(AC 220~250V)范圍內(nèi),滿足電壓調(diào)整率情況下,適當(dāng)減小濾波電容,輸入串聯(lián)電阻可以在一定程度上降低濾波電容充電電流瞬時(shí)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(nèi),整機(jī)電源效率下降不多,也不失為較好方法。采用這一方法后實(shí)測(cè)諧波電流值如表2所列。



2.2傳導(dǎo)騷擾的抑制

  傳導(dǎo)噪聲主要來(lái)源半橋變換器中功率開關(guān)管S1及S2以頻率25 kHz交替工作,功率開關(guān)管集電極發(fā)射極電壓Uce和發(fā)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(dāng)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(guān)管在截止期間.高頻變壓器繞組漏感引起的電流突變,也會(huì)產(chǎn)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(shè)計(jì)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(dá)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(gòu)成。對(duì)頻率較高的噪聲信號(hào)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(dǎo)干擾(O.15~lMHz范圍)超標(biāo),共模噪聲的主要騷擾源是功率開關(guān)管,低頻傳導(dǎo)干擾抑制以增加共模電感的電感量為主,當(dāng)共模電感從原設(shè)計(jì)的15mH增加到24mH時(shí),低頻傳導(dǎo)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(duì)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(shí)際上是帶阻濾波器,電容器的引線電感和電感線圈上的寄生電容,在頻率較高時(shí)影響就不能忽視。在1MHz時(shí)就變得十分明顯了。

  當(dāng)開關(guān)電源頻率增加時(shí),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(guān)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(dá)標(biāo)帶來(lái)麻煩。開關(guān)頻率和共模電感的關(guān)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(jīng)過(guò)寄生電容向外發(fā)射騷擾,故使用單個(gè)大感量共模電感不容易達(dá)到好的高頻濾波效果,一般采用兩個(gè)共模電感,同樣的電感量抑制高頻噪聲很見(jiàn)效,將有6dB以上的差值。

  Cx電容器高頻阻抗頻率特性是一個(gè)關(guān)系電磁騷擾抑制效果的重要參數(shù)。電容器在高頻使用時(shí)等效為r(等效串聯(lián)電阻)+c+L(等效串聯(lián)電感)電路。由于電容器自身的固有電感(即等效串聯(lián)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(shí)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(nèi)阻抗越大,則抑制騷擾的效果越好。

  首先,從電磁騷擾源產(chǎn)生的機(jī)理人手,查找輻射騷擾源的所在,從根本上降低其產(chǎn)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(yán)重+通過(guò)減小環(huán)路面積可以抑制di/dt環(huán)路產(chǎn)生的磁場(chǎng)輻射。整流及續(xù)流二極管工作在高頻開關(guān)狀態(tài),也是個(gè)高頻騷擾源。二極管的引線寄生電感、結(jié)電容的存在以及反向恢復(fù)電流的影響,使之工作在很高的電壓及電流變化率下,且產(chǎn)生高頻振蕩,二極管反向恢復(fù)的時(shí)間也越長(zhǎng),則尖峰電流的影響也越大。

  C4及Cs的引線和連接地引線應(yīng)盡量短,以使接地阻抗盡量小,噪聲能經(jīng)過(guò)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(biāo),決不允許超過(guò)規(guī)定數(shù)值一一般的漏電流限制是3.5 mA,此桌面式塑殼開關(guān)電源屬手持式設(shè)備,最大漏電流限制為O.75 mA,實(shí)測(cè)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(fā)生耦合,而失去濾波作用。接地盡量簡(jiǎn)短可靠,減小高頻阻抗,使干擾有效旁路。經(jīng)過(guò)數(shù)次整改后,得到滿意的結(jié)果如圖7所示。



2.3輻射騷擾的抑制
  輻射騷擾足指由任何部件、天線、電纜或連接線輻射的電磁干擾。

  通常在電路元件布局上,應(yīng)盡量使輸入交流和輸出直流插座(包括引線)分開并遠(yuǎn)離。采用一端輸入另一端輸出是.種合理的布局。但考慮電源內(nèi)部散熱通風(fēng),該電源采用圖2的散熱結(jié)構(gòu)。不可回避的問(wèn)題是輸入輸出線纜之間可能發(fā)生空間耦合,當(dāng)有高頻傳導(dǎo)電流通過(guò)時(shí)就會(huì)產(chǎn)生強(qiáng)烈的輻射。

  首先,從電磁騷擾源產(chǎn)生的機(jī)理入手,查找輻射騷擾源的所在,從根本上降低其產(chǎn)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(yán)重,通過(guò)減小環(huán)路面積可以抑制di/dt環(huán)路產(chǎn)生的磁場(chǎng)輻射。整流及續(xù)流二極管工作在高頻開關(guān)狀態(tài),也是個(gè)高頻騷擾源。二極管的引線寄生電感、結(jié)電容的存在以及反向恢復(fù)電流的影響,使之工作在很高的電壓及電流變化率下,且產(chǎn)生高頻振蕩,二極管反向恢復(fù)的時(shí)間也越長(zhǎng),則尖峰電流的影響也越大。

  鐵氧體磁環(huán)和磁珠使用方便,價(jià)格便宜,抑制電磁干擾效果明顯。鐵氧體電感的等效電路為由電感L和電阻R組成的串聯(lián)電路,L和R都是頻率的函數(shù)。電阻值隨著頻率增加而增加,這樣就構(gòu)成了一個(gè)低通濾波器。低頻時(shí)R很小,L起豐要作用,電磁干擾被反射而受到抑制;高頻時(shí)R增大,電磁干擾被吸收并轉(zhuǎn)換成熱能,使高頻干擾大大衰減。不同的鐵氧體抑制元件,有不同的最佳抑制頻率范圍。通常磁導(dǎo)率越高,抑制的頻率就越低。此外,鐵氧體的體積越大,抑制效果越好。在體積一定時(shí),長(zhǎng)而細(xì)的形狀比短而粗的抑制效果好,內(nèi)徑越小抑制效果也越好。鐵氧體抑制元件應(yīng)當(dāng)安裝在靠近干擾源的地方。對(duì)于輸入、輸出電路,則應(yīng)盡量靠近屏蔽殼的進(jìn)、出口處。

  整流二極管使用肖特基二極管,其陽(yáng)極套鐵氧體磁珠(φ3.5×φ1.3×3.5),直流輸出線纜用鐵氧體磁環(huán)繞(φ13.5×φ7.5×7)2.5圈且靠近出口處。整改后輻射干擾最大處下降了約lOdB,但40MHz和100 MHz處余量較小,準(zhǔn)峰值測(cè)試僅有5dB裕量。考慮到認(rèn)證過(guò)程繁瑣,周期長(zhǎng),而且各個(gè)認(rèn)證檢測(cè)服務(wù)中心之間允許有2~3dB的誤差,產(chǎn)品的預(yù)測(cè)應(yīng)在6dB以上的裕量為合適,如圖8所示。



  鐵氧體磁珠、鐵氧體磁環(huán)的使用對(duì)騷擾源噪聲的抑制有了較大改善,如仍還不能滿足要求,只好采用屏蔽措施,在輸入輸出之間用2mm厚的鋁板隔離,以切斷通過(guò)空間耦合形成的電磁噪聲傳播途徑。結(jié)果輻射騷擾噪聲裕量達(dá)到了12dB以上,抑制噪聲效果相當(dāng)明顯。通過(guò)以上措施大大降低輻射騷擾噪聲電平,如圖9所示。



  3m法電波暗室與IOm法電波暗室測(cè)試規(guī)定限值的轉(zhuǎn)換:由于標(biāo)準(zhǔn)GB9254認(rèn)定ITE(信息技術(shù)設(shè)備)在10m測(cè)量距離處得到輻射騷擾限值,而較多的EMC檢測(cè)服務(wù)中心是在3m電波暗室內(nèi)測(cè)試,因?yàn)閳?chǎng)強(qiáng)大小與距離成反比,所以在3m法中測(cè)得的噪聲電平比在10m法時(shí)的噪聲電平值要下降10 dB。

  圖4、圖8、圖9是由3m法電波暗室測(cè)得,其輻射騷擾限值為30~230MHz準(zhǔn)峰值限值40dB,230~1000MHz準(zhǔn)峰值限值47dB。圖10是由10m法電波暗室測(cè)得,圖9與圖lO比較,輻射噪聲波形相差不多。僅在兒個(gè)頻率點(diǎn)的噪聲電平略有增加。



3 結(jié)語(yǔ)

  經(jīng)過(guò)以上的整改后,再次測(cè)試l80W電源的電磁兼容完全達(dá)到了設(shè)計(jì)要求。在電源設(shè)計(jì)初期解決EMI問(wèn)題,結(jié)構(gòu)尚未定型,可選用的方法多,有利于降低成本。

  除以上所述的抑制措施外,還有其它一些方案,但設(shè)計(jì)方案都要兼顧電源成本。

  與EMI相關(guān)的因素多且復(fù)雜,僅做到上述的幾點(diǎn)是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的,還有接地技術(shù)、PCB布局走線等都是很重要的。電磁兼容的設(shè)計(jì)任重而道遠(yuǎn),我們要不斷進(jìn)行研究,以使我國(guó)的電子產(chǎn)品電磁兼容水平與國(guó)際同步。 

 

1作者:張波 來(lái)源:21IC中國(guó)電子網(wǎng) 編輯:顧北

 

聲明:①凡本網(wǎng)注明“來(lái)源:通信界”的內(nèi)容,版權(quán)均屬于通信界,未經(jīng)允許禁止轉(zhuǎn)載、摘編,違者必究。經(jīng)授權(quán)可轉(zhuǎn)載,須保持轉(zhuǎn)載文章、圖像、音視頻的完整性,并完整標(biāo)注作者信息并注明“來(lái)源:通信界”。②凡本網(wǎng)注明“來(lái)源:XXX(非通信界)”的內(nèi)容,均轉(zhuǎn)載自其它媒體,轉(zhuǎn)載目的在于傳遞更多行業(yè)信息,僅代表作者本人觀點(diǎn),與本網(wǎng)無(wú)關(guān)。本網(wǎng)對(duì)文中陳述、觀點(diǎn)判斷保持中立,不對(duì)所包含內(nèi)容的準(zhǔn)確性、可靠性或完整性提供任何明示或暗示的保證。請(qǐng)讀者僅作參考,并請(qǐng)自行承擔(dān)全部責(zé)任。③如因內(nèi)容涉及版權(quán)和其它問(wèn)題,請(qǐng)自發(fā)布之日起30日內(nèi)與本網(wǎng)聯(lián)系,我們將在第一時(shí)間刪除內(nèi)容。 
熱點(diǎn)動(dòng)態(tài)
普通新聞 中信科智聯(lián)亮相2023中國(guó)移動(dòng)全球合作伙伴大會(huì)
普通新聞 全球首個(gè)基于Data Channel的新通話商用網(wǎng)絡(luò)呼叫成功撥通
普通新聞 中國(guó)聯(lián)通:以優(yōu)質(zhì)通信服務(wù) 助力“一帶一路”共建繁華
普通新聞 楊杰:未來(lái)五年,智算規(guī)模復(fù)合增長(zhǎng)率將超過(guò)50%
普通新聞 長(zhǎng)沙電信大樓火災(zāi)調(diào)查報(bào)告發(fā)布:系未熄滅煙頭引燃,20余人被問(wèn)責(zé)
普通新聞 鄔賀銓:生態(tài)短板掣肘5G潛能發(fā)揮,AI有望成“破局之劍”
普通新聞 工信部:加大對(duì)民營(yíng)企業(yè)參與移動(dòng)通信轉(zhuǎn)售等業(yè)務(wù)和服務(wù)創(chuàng)新的支持力
普通新聞 摩爾線程亮相2023中國(guó)移動(dòng)全球合作伙伴大會(huì),全功能GPU加速云電腦體
普通新聞 看齊微軟!谷歌表示將保護(hù)用戶免受人工智能版權(quán)訴訟
普通新聞 聯(lián)想王傳東:AI能力已成為推動(dòng)產(chǎn)業(yè)升級(jí)和生產(chǎn)力躍遷的利刃
普通新聞 APUS李濤:中國(guó)的AI應(yīng)用 只能生長(zhǎng)在中國(guó)的大模型之上
普通新聞 外媒:在電池競(jìng)賽中,中國(guó)如何將世界遠(yuǎn)遠(yuǎn)甩在后面
普通新聞 三星電子預(yù)計(jì)其盈利能力將再次下降
普通新聞 報(bào)告稱華為5G專利全球第1 蘋果排名第12
普通新聞 黨中央、國(guó)務(wù)院批準(zhǔn),工信部職責(zé)、機(jī)構(gòu)、編制調(diào)整
普通新聞 榮耀Magic Vs2系列正式發(fā)布,刷新橫向大內(nèi)折手機(jī)輕薄紀(jì)錄
普通新聞 GSMA首席技術(shù)官:全球連接數(shù)超15億,5G推動(dòng)全行業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型
普通新聞 北京聯(lián)通完成全球首個(gè)F5G-A“單纖百T”現(xiàn)網(wǎng)驗(yàn)證,助力北京邁向萬(wàn)兆
普通新聞 中科曙光亮相2023中國(guó)移動(dòng)全球合作伙伴大會(huì)
普通新聞 最高補(bǔ)貼500萬(wàn)元!哈爾濱市制定工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)專項(xiàng)資金使用細(xì)則
通信視界
鄔賀銓:移動(dòng)通信開啟5G-A新周期,云網(wǎng)融合/算
普通對(duì)話 中興通訊徐子陽(yáng):強(qiáng)基慧智,共建數(shù)智熱帶雨
普通對(duì)話 鄔賀銓:移動(dòng)通信開啟5G-A新周期,云網(wǎng)融合
普通對(duì)話 華為輪值董事長(zhǎng)胡厚崑:我們正努力將5G-A帶
普通對(duì)話 高通中國(guó)區(qū)董事長(zhǎng)孟樸:5G與AI結(jié)合,助力提
普通對(duì)話 雷軍發(fā)布小米年度演講:堅(jiān)持做高端,擁抱大
普通對(duì)話 聞庫(kù):算網(wǎng)融合正值挑戰(zhàn)與機(jī)遇并存的關(guān)鍵階
普通對(duì)話 工信部副部長(zhǎng)張?jiān)泼鳎何覈?guó)算力總規(guī)模已居世
普通對(duì)話 鄔賀銓:我國(guó)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)企業(yè)發(fā)展的新一輪機(jī)
普通對(duì)話 張志成:繼續(xù)加強(qiáng)海外知識(shí)產(chǎn)權(quán)保護(hù)工作 為助
普通對(duì)話 吳春波:華為如何突破美國(guó)6次打壓的逆境?
通信前瞻
亨通光電實(shí)踐數(shù)字化工廠,“5G+光纖”助力新一
普通對(duì)話 亨通光電實(shí)踐數(shù)字化工廠,“5G+光纖”助力新
普通對(duì)話 中科院錢德沛:計(jì)算與網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施的全面部
普通對(duì)話 工信部趙志國(guó):我國(guó)算力總規(guī)模居全球第二 保
普通對(duì)話 鄔賀銓院士解讀ChatGPT等數(shù)字技術(shù)熱點(diǎn)
普通對(duì)話 我國(guó)北方海區(qū)運(yùn)用北斗三號(hào)短報(bào)文通信服務(wù)開
普通對(duì)話 華為云Stack智能進(jìn)化,三大舉措賦能政企深度
普通對(duì)話 孟晚舟:“三大聚力”迎接數(shù)字化、智能化、
普通對(duì)話 物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備在智能工作場(chǎng)所技術(shù)中的作用
普通對(duì)話 軟銀研發(fā)出以無(wú)人機(jī)探測(cè)災(zāi)害被埋者手機(jī)信號(hào)
普通對(duì)話 AI材料可自我學(xué)習(xí)并形成“肌肉記憶”
普通對(duì)話 北斗三號(hào)衛(wèi)星低能離子能譜儀載荷研制成功
普通對(duì)話 為什么Wi-Fi6將成為未來(lái)物聯(lián)網(wǎng)的關(guān)鍵?
普通對(duì)話 馬斯克出現(xiàn)在推特總部 收購(gòu)應(yīng)該沒(méi)有懸念了
普通對(duì)話 臺(tái)積電澄清:未強(qiáng)迫員工休假或有任何無(wú)薪假
普通對(duì)話 新一代載人運(yùn)載火箭發(fā)動(dòng)機(jī)研制獲重大突破
推薦閱讀
Copyright @ Cntxj.Net All Right Reserved 通信界 版權(quán)所有
未經(jīng)書面許可,禁止轉(zhuǎn)載、摘編、復(fù)制、鏡像