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av老司机由于 电感线圈 的分布电容

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  开关电源因具有体积小、重量轻、效率高、工作可靠、可远程监控等优点,而广泛应用于工业、通讯、军事、民用、航空等各个领域。在很多场合,开关电源,特别是通信开关电源要有很强的抗电磁干扰能力,如对浪涌、电网电压波动的适应能力,对静电、电场、磁场及电磁波等的抗干扰能力,保证自身能够正常工作以及对设备供电的稳定性。

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  一方面,因开关电源内部的功率开关管、整流或续流二极管及主功率变压器,是在高频开关的方式下工作,其电压电流波形多为方波。在高压大电流的方波切换过程中,将产生严重的谐波电压及电流。这些谐波电压及电流,一方面通过电源输入线或开关电源的输出线传出,对与电源在同一电网上供电的其它设备及电网产生干扰,使设备不能正常工作;另一方面,严重的谐波电压电流在开关电源内部产生电磁干扰,从而造成开关电源内部工作的不稳定,使电源的性能降低。还有部分电磁场通过开关电源机壳的缝隙,向周围空间辐射,与通过电源线、直流输出线产生的辐射电磁场,人人射,一起通过空间传播的方式,对其它高频设备及对电磁场比较敏感的设备造成干扰,引起其它设备工作异常。

  因此,对开关电源要限制由负载线、电源线产生的传导干扰,及由辐射传播的电磁场干扰,使处于同一电磁环境中的设备均能够正常工作,互不干扰。

  开关电源的电磁兼容性问题的由来

  电磁兼容产生的3个要素为:干扰源、传播途径及受干扰体。开关电源因工作在开关状态下,其引起的电磁兼容性问题是相当复杂的。我们从开关电源的组成原理来分析其产生电磁干扰的原由。

  开关电源的种类很多,按电路结构可分为串联式和直流变换式两种;按激励方式可分为自激和他激两种;按开关管的组合可分为单管、全桥、半桥、推挽,等等。然而,无论何种类型的开关电源,均是利用半导体器件作为开关,以开和关的时间比例来控制输出电压的高低。由于开关电源的工作频率都在几十至几百kHz,所以线路中的电流和电压变化率都很大,产生了很大的电磁干扰,它们会通过电源线以共模和差模的方式向外传输干扰,同时也会向周围空间辐射干扰。图1是普通开关电源线路图,用于说明电源中电磁干扰的产生与耦合途径。

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  图1 开关电源电路简图

  1.输入整流回路

  在输入整流回路中,整流管VD1~VD4只有在脉动电压超过输入滤波电容C1上的电压的时候才能导通,电流才从市电电源输入,并对C1进行充电。一旦C1上的电压高于市电电源的瞬时电压,整流管截止。所以,输入整流回路的电流是脉冲性质的,有着丰富的高次谐波电流。输入电流与市电电源电压的不同步,还导致了开关电源的功率因数低下。

  2.开关回路

  开关电源在工作时,开关管VT处于高频通断状态,经由高频变压器T的初级线圈、开关管VT和输入滤波电容C1形成了一个高频电流环路。这个环路的存在,就有可能对空间形成电磁辐射。

  输入滤波电容C1对电磁干扰的形成也有一定的影响,如果C1的电容量不足够大,则输入滤波效果不好,这时高频电流还会以差模方式传导到交流电源中去。

  此外,在开关回路中,开关管驱动的负载是高频变压器的初级线圈,是电感性的,由于高频变压器的结构不是完全理想的,除了初级电感外,还存在一定的漏电感。所以,在开关管关断的瞬间,变压器中存储的能量不能完全地传送到次级,结果在高频变压器的漏电感上感应出一个尖峰高电压,如果尖峰有足够高的幅度,很有可能会造成开关管VT的击穿。

  3.次级整流回路

  开关电源在工作时,次级整流回路的VD5也处于高频通断状态。由高频变压器次级线圈、整流二极管VD5和滤波电容C2构成了高频开关电流环路。由于有这个环路的存在,同样也有可能对空间形成电磁辐射。

  次级整流回路中的二极管在正向导通时,PN结被充电;在加反向电压时,积累的电荷将被抛散,并因此产生反向电流,这个过程非常短暂。所以,在有分布电感和分布电容存在的回路里,实际上也形成了一个高频的谐振电路,当二极管截止瞬间的电流变化非常剧热时,在整个次级整流回路中会产生高频衰减振荡。

  4.控制回路

  在控制回路中的脉冲控制信号是主要的干扰源,只不过与其它各项干扰源比较起来,控制回路的干扰比较小。

  5.由分布电容引起的干扰

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