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+ j W1V}h 开关电源,又称交换式电源、开关变换器,是一种高频化电能转换装置,是电源供应器的一种。开关电源利用的切换晶体管多半是在全开模式及全闭模式之间切换,这两个模式都有低耗散的特点,切换之间的转换会有较高的耗散,但时间很短,所以开关电源比较节省能源,产生废热较少。开关电源的高转换效率是其一大优点,而开关电源工作频率高,也可以使用小尺寸、轻重量的变压器,开关电源重量也会比较轻。开关电源产品广泛应用于工业自动化控制、军工设备、科研设备、LED照明等领域。 gMaN)ESqd4 =9"W@n[>W hED=u/ql[ 电源线 D;_ MPN[ 而EMI干扰作为开关电源中难以避免又需要处理的一个问题,很多人都是绕不开它的。今天就来聊聊EMI的一些多年经验。 ;ByOth|9P VxXzAeM ;~\MZYs3m EMI干扰小的开关电源 qt;y2gf= 1、开关电源的EMI干扰源 tPGJ<30 "V$Bnz\n 开关电源的干扰源主要体现在电源开关管、整流二极管、高频变压器等,外部环境对开关电源的干扰主要来自电网抖动、雷击、外部辐射等, %"af748!+D 82]vkU (1)功率开关管:电源开关处于开关快速循环转换状态,DV/dt和di/dt变化迅速。因此,电源开关既是电场耦合的主要干扰源,也是磁场耦合的主要干扰源。 R8T]2?Q1 k31I ysh (2)高频变压器:高频变压器的电磁干扰源主要体现在漏感对应的di/DT快周期变换中,因此高频变压器是磁场耦合的重要干扰源。 A _XhuQB;d T9u <p=p (3)整流二极管:整流二极管的电磁干扰源主要体现在反向恢复特性上。反向恢复电流的断续点会在电感器(引线电感、杂散电感等)中产生较高的DV/dt,从而产生强烈的电磁干扰。 7
<Q5;J&; ! ykx^z (4)PCB:确切地说,PCB是干扰源的耦合通道,PCB的优劣直接关系到EMI源抑制的好坏。 a)#1{JaoY ltD37QZQ 2、9个抑制开关电源电磁干扰的措施 *0>mB JGH60| 在开关电源中,产生电磁干扰的主要原因是电压和电流的突变,即DV/dt和di/dt过高。开关电源的电磁兼容设计技术措施主要基于以下两点: [fKUyIY_ !Z5[QNVaV (1)尽量减少电源本身产生的干扰源,采用干扰抑制方法或干扰较小的元器件和电路,并合理布局 W"k8KODOY e&qh9mlE (2)通过接地、滤波、屏蔽等技术,抑制了电源的电磁干扰,改善了电源EMS。分开来说,这九项措施是:(1)降低DV/dt和di/dt(降低峰值,减缓斜率)(2)合理使用变阻器降低浪涌电压(3)阻尼网络抑制过冲(4)采用软恢复二极管降低高频段的电磁干扰(5)有源功率因数校正等谐波校正技术(6)电力线滤波器设计合理(7)合理接地处理(8)有效屏蔽措施(9)PCB设计合理 ,i,q!M{- Tp9-niW 3、开关电源EMI传输通道分类 i![dPM EB_NK (一)、传导干扰的传输通道 NbGV1q'] 3Bx:Ntx< (1)电容耦合(2)感应耦合(3)电阻耦合 C,pJ`:P _Jt 2YZdA a.公共电源内阻引起的电阻传导耦合b.公共地线阻抗引起的电阻传导耦合c。共线阻抗引起的电阻-传导耦合
u*#ZXW y:vxE8$Q (二)、辐射干扰的传输通道 3RR_fmMT) Q]w&N30 (1)在开关电源中,可以构成辐射干扰源的元件和导线可以假设为天线,可以用电偶极子和磁偶极子理论进行分析;二极管、电容、功率开关管可以假设为电偶极子,电 感线圈可以假设为磁偶极子; yT#{UA^ k!KDWb
(2)当没有屏蔽时,电偶极子和磁偶极子产生的电磁波的传输通道是空气(可以假设为自由空间); !DI{:I_h( eU N"w,@y (3)当有屏蔽层时,根据漏磁场的数学模型,考虑屏蔽层的缝隙和孔洞。 l$jxLZ FA}_(Hf.[ 4、高频变压器漏感的控制 ?x0pe4^If -pE(_ 高频变压器的漏感是造成电源关断峰值电压的重要原因之一。因此,控制漏感成为解决高频变压器电磁干扰的首要问题。降低高频变压器漏感:电气设计,工艺设计!(1) 选择合适的磁芯以降低漏感。漏感与原边匝数的平方成正比,减少匝数将显著降低漏感。(2) 降低绕组之间的绝缘。现在有一层叫做“金膜”的绝缘层,厚度为20-100um,脉冲击穿电压为几千伏。(3) 绕组间耦合增大,漏感减小。 yin'vgQ lZrVY+D OHflIeq#@ 手机在充电 m/@<c'i 上面就是今天分享的,关于开关电源EMI的实用经验。大家应该都有一定的深入了解。但开关电源的领域是很大的,而大家如果在使用开关电源遇到其他问题,或者想了解其他电气产品的资料和技巧,后续也会分享更多的内容的。 L:k9#6
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