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如何減小電磁干擾

   我們知道開關(guān)電源因其工作效率高、體積緊湊及輸出穩(wěn)定性出色而被越來越廣泛的應(yīng)用于我們?nèi)粘I钪校m然開關(guān)電源的優(yōu)點很多,但是也存在著一些無法避免的缺陷,比如因為開關(guān)電源工作過程中的高頻率特性,這個優(yōu)點就會導(dǎo)致開關(guān)電源會出現(xiàn)顯著的電磁干擾問題。    而電磁干擾的出現(xiàn)會對其附近的通信設(shè)備或者傳感器等設(shè)備產(chǎn)生干擾,可能會出現(xiàn)信號傳輸錯誤、數(shù)據(jù)丟失或者通信中斷等問題;也有可能會讓周邊的電子設(shè)備的電路產(chǎn)生誤動作,讓周邊電子設(shè)備死機藍屏等問題。

    為了避免這些問題,我們最佳的方案是消除電磁干擾,但是事實上開關(guān)電源的電磁干擾是很難徹底消除的,所以我們能做的事情就是將電磁干擾抑制在一定的范圍內(nèi),讓電磁干擾無法干擾到其他設(shè)備和電路。    

    為了將電磁干擾壓制在一定范圍內(nèi),我們首先要了解電磁干擾的干擾源,經(jīng)過前輩的不懈努力發(fā)現(xiàn),發(fā)現(xiàn)干擾源的核心問題在于工作過程中產(chǎn)生的高di/dt和高dv/dt;這些高頻率特性引發(fā)的浪涌電流和尖峰電壓,共同構(gòu)成了主要的干擾源。此外,工頻整流濾波的大電容充電放電、開關(guān)管高頻切換時的電壓變化,以及輸出整流二極管的反向恢復(fù)電流,也都會對電磁兼容性構(gòu)成威脅。

    經(jīng)過前輩的總結(jié),他們將電磁噪聲分為兩大類:一類是外部噪聲,如電網(wǎng)傳輸?shù)墓材:筒钅T肼暎约巴獠侩姶泡椛鋵﹂_關(guān)電源控制電路的干擾;另一類則是開關(guān)電源自身產(chǎn)生的電磁噪聲,如開關(guān)管和整流管電流尖峰所引發(fā)的諧波及電磁輻射干擾。

    針對于外部的噪聲,我們可以通過在開關(guān)電源的輸入和輸出端安裝高性能的電磁干擾濾波器,目前比較常見的手段就是安裝共模濾波器(共模電感)和差模濾波器(差模電感),這樣可以有效的截止外部電磁干擾通過電源輸入端傳遞到開關(guān)電源內(nèi)部;還有就是可以通過將開關(guān)電源安裝到金屬屏蔽罩中,并且確保屏蔽罩接地良好,形成法拉第籠效應(yīng),從而阻止外部電磁波進入電源內(nèi)部。

    針對于內(nèi)部的電磁噪聲,我們可通過將開關(guān)電源中的功率元器件和控制元器件分開布局,這樣可以減小功率元器件對控制電路的電磁干擾;還可以通過將濾波元器件盡量靠近相對應(yīng)的被濾波的會產(chǎn)生強電磁干擾的元器件,從而提高濾波效果,減小電磁干擾;我們還可以通過加粗電源線和地線,從而減小線路電阻和電感,降低電源線上的壓降和地線阻抗,從而減小電磁干擾傳播路徑。

    目前我們有一個對內(nèi)部電磁干擾抑制比較有效的手段就是采用軟開關(guān)技術(shù),就是采用零電壓開關(guān)zvs和零電流技術(shù)zcs,這種技術(shù)可以降低開關(guān)管的導(dǎo)通和關(guān)斷過程中的電壓、電流變化率,從而減小電磁干擾的產(chǎn)生。

    所以我們在設(shè)計和優(yōu)化開關(guān)電源時,必須充分考慮這些電磁干擾問題。一方面,要確保開關(guān)電源不會對電網(wǎng)和其他電子設(shè)備造成干擾;另一方面,也要加強其自身對電磁環(huán)境的適應(yīng)能力。通過深入理解和分析開關(guān)電源噪聲的產(chǎn)生原因和途徑,我們可以為設(shè)計出更符合電磁兼容要求的開關(guān)電源提供有力的理論支持和實踐指導(dǎo)。

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