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直流高压电源电磁搅扰的抑制办法有哪几种?
编辑:扬州凯弘电源科技有限公司   发布时间:2018-05-26


直流高压电源EMI滤波器的电路规划:直流高压电源的谐波电平在低频段(频率规模0.15~30MHz)表现在电源线上时,称之为传导搅扰。要按捺传导搅扰相对比较简单,只需使用恰当的EMI滤波器,就能将其在电源线上的EMI信号电平按捺在相关规范规则的限值内。
要使EMI滤波器对EMI信号有最佳的衰减性能,则滤波器阻抗应与电源阻抗失配,越失配,完成的衰减越抱负,得到的插入损耗特性就越好。也就是说,假如噪音源内阻是低阻抗的,则与之对接的EMI滤波器的输入阻抗应该是高阻抗(如电感量很大的串联电感);假如噪音源内阻是高阻抗的,则EMI滤波器的输入阻抗应该是低阻抗(如容量很大的并联电容)。这个准则也是规划按捺直流高压电源EMI滤波器有必要遵从的。
几乎一切设备的传导搅扰都包括共模噪音和差模噪音,直流高压电源也不破例。共模搅扰是因为载流导体与大地之间的电位差发生的,其特点是两条线上的杂讯电压是同电位同向的;而差模搅扰则是因为载流导体之间的电位差发生的,其特点是两条线上的杂讯电压是同电位反向的。一般,线路上搅扰电压的这两种重量是一起存在的。因为线路阻抗的不平衡,两种重量在传输中会相互改变,状况十分复杂。典型的EMI滤波器包括了共模杂讯和差模杂讯两部分的按捺电路,如图1所示。


直流高压电源电磁搅扰的按捺办法有哪几种?
图中:
差模按捺电容Cx1、Cx2:0.1~0.47μF;
差模按捺电感L1、L2:100~130μH;
共模按捺电容Cy1、Cy2:<10000pF;
共模按捺电感L:15~25mH。
规划时,有必要使共模滤波电路和差模滤波电路的谐振频率显着低于直流高压电源的作业频率,一般要低于10kHz,即


直流高压电源电磁搅扰的按捺办法有哪几种?
在实际使用中,因为设备所发生的共模和差模的成分不一样,可恰当添加或削减滤波元件。详细电路的调整一般要经过EMI实验后才干有满足的成果,装置滤波电路时必定要确保接地杰出,而且输入端和输出端要杰出阻隔,否则,起不到滤波的作用。
直流高压电源所发生的搅扰以共模搅扰为主,在规划滤波电路时可测验去掉差模电感,再添加一级共模滤波电感。常选用如图2所示的滤波电路,可使直流高压电源的传导搅扰下降近30dB,比CISOR22规范的限值低了近6dB以上。
还有一个规划准则是不要过于寻求滤波作用而构成本钱过高,只需到达EMC规范的限值要求并有必定的余量(一般可操控在6dB左右)即可。


直流高压电源电磁搅扰的按捺办法有哪几种?

辐射EMI的抑制办法
如前所述,直流高压电源是一个很强的打扰源,它来源于开关器材的高频通断和输出整流二极管反向康复。很强的电磁打扰信号经过空间辐射和电源线的传导而搅扰附近的灵敏设备。除了功率开关管和高频整流二极管外,发生辐射搅扰的首要元器材还有脉冲变压器及滤波电感等。
尽管,功率开关管的快速通断给直流高压电源带来了更高的效益,可是,也带来了更强的高频辐射。要下降辐射搅扰,可应用电压缓冲电路,如在开关管两头并联RCD缓冲电路(如图3所示),或电流缓冲电路,如在开关管的集电极上串联20
~80μH的电感。电感在功率开关管导通时能防止集电极电流突然增大,一起也能够削减整流电路中冲击电流的影响。


直流高压电源电磁搅扰的按捺办法有哪几种?
图3 R-C-D吸收电路
功率开关管的集电极是一个强搅扰源,开关管的散热片应接到开关管的发射极上,以确保集电极与散热片之间因为分布电容而发生的电流流入主电路中。为削减散热片和机壳的分布电容,散热片应尽量远离机壳,如有条件的话,可选用有屏蔽办法的开关管散热片。


直流高压电源电磁搅扰的按捺办法有哪几种?
图4 RC缓冲电路
整流二极管应选用康复电荷小,且反向康复时刻短的,如肖特基管,最好是选用反向康复呈软特性的。另外在肖特基管两头套磁珠和并联RC吸收网络均可削减搅扰,电阻、电容的取值可为几Ω和数千pF,电容引线应尽可能短,以削减引线电感。实际使用中一般选用具有软康复特性的整流二极管,并在二极管两头并接小电容来消除电路的寄生振荡(如图4所示)。
负载电流越大,续流结束时流经整流二极管的电流也越大,二极管反向康复的时刻也越长,则尖峰电流的影响也越大。选用多个整流二极管并联来分担负载电流,能够下降短路尖峰电流的影响。
直流高压电源有必要屏蔽,选用模块式全密封结构,建议用1mm以上厚度的镀锌钢板,屏蔽层有必要杰出接地。在高频脉冲变压器初、次级之间加一屏蔽层并接地,能够按捺搅扰的电场耦合。将高频脉冲变压器、输出滤波电感等磁性元件加上屏蔽罩,能够将磁力线约束在磁阻小的屏蔽体内。
根据以上规划思路,对辐射搅扰超越规范限值20dB左右的某直流高压电源,选用了一些在实验室简单完成的办法,进行了如下的改善:
(1)在一切整流二极管两头并470pF电容;
(2)在开关管G极的输入端并50pF电容,与原有的39Ω电阻构成一RC低通滤波器;
(3)在各输出滤波电容(电解电容)上并一0.01μF电容;(4)在整流二极管管脚上套一小磁珠;
(5)改善屏蔽体的接地。
经过上述改善后,该电源就能够经过辐射搅扰测试的限值要求。

EMI滤波器的开展趋势
90年代以来,跟着电子设备小型化和外表拼装技能的开展,电子元器材向小型化、片式化、复合化、多功能和高性能化开展,各种外表拼装元件逐步成为电子元件的主流产品。因而,现在摆在传统EMI滤波器面前的一个不行回避的问题是怎么适应电子设备小型化的开展需求。现在,世界片式EMI滤波器以信号滤波器为主,可运用于电源的EMI滤波器较少。有用按捺直流高压电源噪声的新一代EMI滤波器应该是由有用的共、差模扼流圈和若干电容组成的相关电路,为了减小体积,这些电感、电容元件应尽可能选用片式元件。以选用片式电容、电感为主的新一代EMI滤波器的呈现和开展将是前史的必然。与规范模块电源的开展前史一样,新一代EMI滤波器也应该向规范形式电路的方向开展。因为现在直流系列片式电容开展迅速,所以新一代直流系列EMI滤波器的开展有可能成为实际。

结束语
直流高压电源技能是一项综合性技能,能够使用先进的半导体电路规划技能、磁性材料、电感元件技能以及开关器材技能等来有用地削减和按捺EMI。现在,直流高压电源已日益广泛地应用到各种操控设备、通讯设备以及家用电器中,其电磁搅扰问题及与其它电子设备的电磁兼容问题已日益成为人们重视的热门,未来电磁搅扰及其相关问题必将得到更多的研讨。

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