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        如何解決開關(guān)電源的噪音?

        文章出處:本站    人氣:11470    發(fā)表時(shí)間:2020-05-25 15:14:21

        噪音來(lái)源于PCB設(shè)計(jì)、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(wěn)波。多是電路穩(wěn)定余度不夠引起。理論上可以用系統(tǒng)控制理論中的頻域法/時(shí)域法或勞斯判據(jù)做理論分析?,F(xiàn)在,可以用計(jì)算機(jī)仿真方法方便的驗(yàn)證電路穩(wěn)定性,以避免自激振蕩發(fā)生,有多款軟件可以用。對(duì)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(hào)反饋位置、增加PI調(diào)節(jié)的積分電容、減少開環(huán)放大倍數(shù)等方法改善。

        2、PCB設(shè)計(jì)

        主要是EMI噪音引起,射頻噪音調(diào)整PI調(diào)節(jié)器,使輸出誤差信號(hào)中包含擾動(dòng)。主要查看高頻電容是否離開關(guān)元件太遠(yuǎn),是否有大的C形環(huán)繞布線等。

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

        3、磁元件

        磁材有磁至應(yīng)變的特點(diǎn),漆包線也會(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(fù)時(shí)間引起的干擾。

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

        功率開關(guān)管在導(dǎo)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。

        開關(guān)電源輸入端整流管在反向恢復(fù)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(dǎo)通角較小,會(huì)引起很大的充電電流,使交流輸入側(cè)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(duì)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(dǎo)干擾和輻射干擾兩類。開關(guān)電源產(chǎn)生的尖峰干擾和諧波干擾能量通過(guò)開關(guān)電源輸入輸出線傳播出去形成的干擾稱為傳導(dǎo)干擾。諧波和寄生振蕩的能量,通過(guò)輸入輸出線傳播時(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)生的干擾稱為輻射干擾。

        正因?yàn)殚_關(guān)電源本身就是個(gè)強(qiáng)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(yīng)對(duì)開關(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(shè)備,因而,抑制電磁干擾也應(yīng)該從這三個(gè)方面著手。先應(yīng)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(shè)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(shè)備的抗擾能力,降低其對(duì)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(shù)校正(PFC)技術(shù)和軟開關(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關(guān)斷開時(shí)為開關(guān)提供旁路,吸收蓄積在寄生分布參數(shù)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(dǎo)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(duì)電源本身的侵害。在濾波電路中,還采用很多專用的濾波元件,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(dāng)?shù)脑O(shè)計(jì)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(jié)構(gòu)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(duì)開關(guān)電源來(lái)說(shuō),主要是要做好機(jī)殼的屏蔽、高頻變壓器的屏蔽、開關(guān)管和整流二管的屏蔽以及控制、驅(qū)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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