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浅析高频开合电源的电磁兼容(EMC)标题的处分方式

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  随着高频开合电源手腕的一直全部和日趋成熟,其在铁叙灯号供电编制中的应用也在紧急增加。与此同时,高频开闭电源自己留存的电磁侵扰(EMI)问题借使牵制不好,不只自便对电网形成搅浑•,直接浸染其我们用电设备的平常办事,并且传入空间也易爆发电磁混浊,由此产生了高频开关电源的电磁兼容(EMC)标题。

  本文核心对铁路旗帜电源屏利用的1200W(24V/50A)高频开闭电源模块所保存的电磁侵扰超标题目进行阐明,并提出改进手法。高频开合电源爆发的电磁侵扰可分为传导扰乱和辐射扰乱两大类。传导侵扰经过相易电源张扬,频率低于30MHz;辐射滋扰源委空间宣传,频率在30~1000MHz。

  在图1a电路中的整流器、功率管Q1,在图1b电叙中的功率管Q2~Q5、高频变压器T1、输出整流二极管D1~D2都是高频开合电源办事时发生电磁侵犯的主要侵扰源,通盘明白如下。

  开合功率监工作在高频导通和遏制的景遇,为了降落开合浪掷,进步电源功率密度和全面效率,开关管的张开和合断的快度越来越速,日常在几微秒,开关管以这样的快度张开和合断,发生了浪涌电压和浪涌电流,会爆发高频高压的尖峰谐波,对空间和换取输入线爆发电磁侵犯。

  高频变压器T1实行功率改变的同时,形成了交变的电磁场•,向空间辐射电磁波,发生了辐射骚扰。变压器的散布电感和电容爆发振荡,并进程变压器初度级之间的分布电容耦合到调换输入回道,形成传导扰乱。

  由于二极管的引线寄生电感、结电容的存在以及反向复原电流的教学•,使之管事在很高的电压和电流变更率下,二极管反向规复的功夫越长,则尖峰电流的陶染也越大,扰乱灯号就越强,由此发生高频衰减振荡,这是一种差模传导侵犯。

  完全产生的这些电磁旗子•,颠末电源线•、旗子线、接地线等金属导线传输到外部电源发作传导侵扰。经由导线和器件辐射或源委充当天线的互连线辐射的侵犯暗记变成辐射滋扰。

  输入输出电源线上加铁氧体磁环••,一方面压制电源线内的高频共模•,另一方面减小过程电源线辐射的扰乱能量。

  电源线尽也许接近地线,以减小差模辐射的环途面积;把输入相易电源线和输出直流电源线隔开走线•,减小输入输出间的电磁耦合;旗子线隔离电源线,靠拢地线走线•,并且走线不要过长,以减小回途的环面积;PCB板上的线条宽度不能突变,拐角采取圆弧过渡,假使不选拔直角或尖角。

  由于接地导线保全Ldi/dt,PCB板和机壳间接地选取铜柱相接,对不契合用铜柱毗连的选拔较粗的导线,并就近接地。

  4、高频开合电源电磁侵犯考试曲线m法电波暗室对考核样机实行实验,其L、N线的传导扰乱检测曲线所示,辐射滋扰的垂直极化扫描曲线所示。

  本开关电源一次进程了传导骚扰的试验,尝试波形如图2、3所示。辐射骚扰高频段230~1000MHz也实验关格,如图5所示。不外在30~200MHz频段局限内的垂直极化指标超标,最大超标20dB•,如图4所示。

  由试验最终也许看出,始末电磁兼容布置在传导骚扰贬低方面获得了优秀收效,在高频段辐射滋扰的宗旨也到达了预期劳绩,下面还需对在30~200MHz频段限定内的辐射滋扰举办改革计划。

  由图4能够看出,本开合电源留存辐射骚扰超方针景致,为了压抑电磁侵犯而行使铁氧体元件•,价钱低价,收效彰着。铁氧体元件等效电途是电感L和电阻R组成的串联电路,L和R都是频率的函数。低频时•,R很小,L起重要效用,电磁骚扰被反射而受到贬低•;高频时,R增大,电磁滋扰被招徕并转变成热能•,使高频骚扰大大衰减•。不同的铁氧体贬低元件,有差异的最佳贬抑频率限度•。总之,拔取和安置铁氧体元件可参照如下几条:

  遵照上面对高频开合电源骚扰源和铁氧体元件的理解,一定在靠近骚扰源的所在套磁珠与磁环。图1a中电容C1的接地端套铁氧体磁珠(3.5×1.3×3.5),图1b中整流二极管D1和D2运用肖特基二极管,其阳极套铁氧体磁珠(3.5×1.3×3.5),直流输出线缆用铁氧体磁环(13.5×7.5×7)绕两圈且靠拢出口处•。流程管理后重新实验,其扫描曲线所示。由此可见,大私人频段的辐射侵扰已被贬抑到准则苦求以下,但在频率81、138、165kHz左近处曾经超标。

  遵照对开闭电源电磁侵扰源的认识可知,在图1b电叙中高频变压器T1也是一个骚扰源。为了阻挡高频变压器发生的侵犯旗号以辐射门径发射,把变压器的外壳用屏蔽原料铜箔围绕一圈构成一回路加以屏障,以割断变压器颠末空间耦关爆发的辐射侵扰传播叙径。并且为了减弱因变压器一次侧邃晓时电流霎时突变发作的di/dt侵犯,在变压器T1的一次侧串进1个电感,以减小气件的明白损失,下降辐射骚扰暗记。历程整改后,辐射侵扰大大降落,再次对本电源辐射滋扰实行测试,所有抵达了绳尺仰求•,其考试最后如图7所示。

  随着高频开关电源等电子产品电磁兼容紧急性的凸现,全班人该当在产品安排初期阶段,同时进行电磁兼容部署,此时构造和电途安排尚未定型,可接受的本事较多。假如等到生产阶段再去执掌,不仅给妙技和工艺上带来很大难度,而且会造成人力、财力和时期的极大消耗。于是,要走出策动修削法的误区,确切应用编制打算法。

  与EMI合系的身分多且同化,仅做到上述的几点门径是远远亏空的,另有接地技巧、PCB组织走线等都很主要。电磁兼容的策画任浸而叙远,所有人要无间实行探究搜索,使我国的电子产品电磁兼容秤谌与国际同步。

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