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        如何解決開(kāi)關(guān)電源的噪音?

        文章出處:本站    人氣:9157    發(fā)表時(shí)間:2020-05-25 15:14:21

        噪音來(lái)源于PCB設計、電路振蕩和磁元件三方面:

        1、電路震蕩

        電源輸出有很大的低頻穩波。多是電路穩定余度不夠引起。理論上可以用系統控制理論中的頻域法/時(shí)域法或勞斯判據做理論分析?,F在,可以用計算機仿真方法方便的驗證電路穩定性,以避免自激振蕩發(fā)生,有多款軟件可以用。對于已經(jīng)做好的電路,可以增加輸出濾波電容或電感、改變信號反饋位置、增加PI調節的積分電容、減少開(kāi)環(huán)放大倍數等方法改善。

        2、PCB設計

        主要是EMI噪音引起,射頻噪音調整PI調節器,使輸出誤差信號中包含擾動(dòng)。主要查看高頻電容是否離開(kāi)關(guān)元件太遠,是否有大的C形環(huán)繞布線(xiàn)等。

        控制電路的PCB線(xiàn)至少有兩點(diǎn)以上和功率電路共用。PCB覆銅線(xiàn)并非理想導體,它總是可以等效成電感或電阻體,當功率電流流過(guò)了和控制回路共用的PCB線(xiàn),在PCB上產(chǎn)生電壓降落,控制電路各節點(diǎn)分散在不同位置時(shí),功率電流引起的電壓降對控制網(wǎng)絡(luò )家入了擾動(dòng),使電路發(fā)出噪音。這顯現多發(fā)生在功率地線(xiàn)上,注意單點(diǎn)接地可以改善。

        3、磁元件

        磁材有磁至應變的特點(diǎn),漆包線(xiàn)也會(huì )在泄露磁場(chǎng)中受到電動(dòng)力的左右,這些因素的共同作用下,局部會(huì )發(fā)生泛音或1/N頻率的共振。改變開(kāi)關(guān)頻率和磁元件浸漆可以改善。

        噪音干擾源

        由以上分析可以知道開(kāi)關(guān)電源中的噪聲干擾源很多,干擾途徑是多種多樣的,影響較大的噪聲干擾源可以歸納為以下三種:

        1.二管的反向恢復時(shí)間引起的干擾。

        2.開(kāi)關(guān)管工作時(shí)產(chǎn)生的諧波干擾。

        功率開(kāi)關(guān)管在導通時(shí)流過(guò)較大的脈沖電流,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。

        3.交流輸入回路產(chǎn)生的干擾。

        開(kāi)關(guān)電源輸入端整流管在反向恢復期間也會(huì )引起高頻衰減振蕩產(chǎn)生干擾。般整流電路后面總要接比較大的濾波電容,因而整流管的導通角較小,會(huì )引起很大的充電電流,使交流輸入側的交流電流發(fā)生畸變,影響了電網(wǎng)的供電質(zhì)量。另外,濾波電容的等效串聯(lián)電感對產(chǎn)生干擾也有較大的影響。

        所有這些干擾按傳播途徑可以分為傳導干擾和輻射干擾兩類(lèi)。開(kāi)關(guān)電源產(chǎn)生的尖峰干擾和諧波干擾能量通過(guò)開(kāi)關(guān)電源輸入輸出線(xiàn)傳播出去形成的干擾稱(chēng)為傳導干擾。諧波和寄生振蕩的能量,通過(guò)輸入輸出線(xiàn)傳播時(shí),在空間產(chǎn)生電場(chǎng)和磁場(chǎng),這些通過(guò)電磁輻射產(chǎn)生的干擾稱(chēng)為輻射干擾。

        正因為開(kāi)關(guān)電源本身就是個(gè)強干擾源、所以除了電路上采取措施抑制其電磁干擾產(chǎn)生外,還應對開(kāi)關(guān)電源進(jìn)行有效的電磁屏蔽,濾波以及接地。

        抑制噪音的方法

        形成電磁干擾的三要素是干擾源、傳播途徑和受擾設備,因而,抑制電磁干擾也應該從這三個(gè)方面著(zhù)手。先應該抑制干擾源,直接消除干擾原因;其次是消除干擾源和受擾設備之間的耦合和輻射,切斷電磁干擾的傳播途徑;第三是提高受擾設備的抗擾能力,降低其對噪聲的敏感度。第三點(diǎn)不是本文討論的范圍。

        采用功率因數校正(PFC)技術(shù)和軟開(kāi)關(guān)功率變換技術(shù)能大大降低噪聲幅度。

        電路上的措施

        開(kāi)關(guān)電源產(chǎn)生電磁干擾的主要原因是電壓和電流的急劇變化,因此需要盡可能地降低電路中的電壓和電流的變化率(du/dt、di/dt)。采用吸收電路也是抑制電磁干擾的好辦法。吸收電路的基本原理就是開(kāi)關(guān)斷開(kāi)時(shí)為開(kāi)關(guān)提供旁路,吸收蓄積在寄生分布參數中的能量,從而抑制干擾發(fā)生。常用的吸收電路有RC、RCD、LC無(wú)源吸收網(wǎng)絡(luò )和有源吸收網(wǎng)絡(luò )。

        濾波是抑制傳導干擾的種很好的方法。例如,在電源輸入端接上濾波器可以抑制開(kāi)關(guān)電源產(chǎn)生并向電網(wǎng)反饋的干擾,也可以抑制來(lái)自電網(wǎng)的噪聲對電源本身的侵害。在濾波電路中,還采用很多專(zhuān)用的濾波元件,如穿心電容器,三端電容器,鐵氧體磁環(huán),他們能夠改善電路的濾波特性。恰當的設計或選擇濾波器,并正確地安裝濾波器,是抗干擾技術(shù)的重要組成部分。

        2.結構上的措施:屏蔽

        屏蔽是解決電磁兼容問(wèn)題的重要手段之,目的是切斷電磁波的傳播途徑。大部分電磁兼容問(wèn)題都可以通過(guò)電磁屏蔽來(lái)解決。用電磁屏蔽的方法解決電磁干擾問(wèn)題的大好處是不會(huì )影響電路的正常工作。

        屏蔽分為電屏蔽、磁屏蔽和電磁屏蔽。

        對開(kāi)關(guān)電源來(lái)說(shuō),主要是要做好機殼的屏蔽、高頻變壓器的屏蔽、開(kāi)關(guān)管和整流二管的屏蔽以及控制、驅動(dòng)電路的屏蔽等,并要通過(guò)各種方法提高屏蔽效能。


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