开关电源电磁兼容对策.doc

开关电源电磁兼容对策
开关电源产生电磁骚扰的原理
开关电源的谐波电平在低频段(~30MHz)表现在电源线上时,称之为传导干扰。要抑制传导干扰相对比较容易,只要使用适当的EMI滤波器,就能将其在电源线上的EMI信号电平抑制在相关标准规定的限值内。
几乎所有设备的传导干扰都包含共模噪音和差模噪音,开关电源也不例外。共模干扰是由于载流导体与大地之间的电位差产生的,其特点是两条线上的杂讯电压是同电位同向的;而差模干扰则是由于载流导体之间的电位差产生的,其特点是两条线上的杂讯电压是同电位反向的。
(1)、整流器整流过程产生的高次谐波会沿着电源线产生传导和辐射骚扰;
(2)、开关管由导通切换为关断状态时,脉冲变压器分布电感储存的能量,将与C1产生振荡,导致开关管C,E之间的电压迅速上升达500V左右,,经集电极和散热器之间的分布电容Ci及变压器初,次级之间的分布电容Cd返回AC线,形成共模骚扰电流
(3)、开关管由关断切换为导通状态时,C1通过开关管放电形成浪涌电流产生差模骚扰.
(4)、V6会产生反向浪涌电流。由于直流输出线路中的分布电感、分布电容,浪涌将引起高频衰减振荡,这是一种差模骚扰;
(5)、开关管的负载是感性负载,开关管断开时产生的浪涌电压,还可能击穿开关管。
骚扰抑制措施
干扰的三要素是干扰源、干扰的藕合通道和接收器。从技术来说,主要是如何运用滤波、接地和屏蔽三大技术。
(1)减少开关管集电极和散热片之间的耦合电容Ci。可以选用低介电常数的材料作绝缘垫,加厚垫片的厚度。也可以用静电屏蔽的方法。例如,在集电极和散热片之间垫上一层夹心绝缘物,即绝缘物中间夹一层铜箔,作为静电屏蔽层,并接在输入直流高压地上,散热片仍接机壳地,这层静电屏蔽层将大大减小集电极和散热片之间的电场耦合。
(2)电源线输入端插入共模和差模滤波器,防止开关电源的共模和差模骚扰电流传导到电源线中,影响电网中其他用电设备,同时也可抑制来自电网的骚扰。

(3)在直流电源输出端加接抗共模骚扰滤波器,例如用铁氧体磁环做成的共模扼流圈,电感量1~3mH即可满足要求。如输出电路的滤波电容器不能充分抑制差模骚扰,可再加一电感一电容组成的Γ型低通滤波器。
(4)脉冲变压器一次侧和二次侧间加静电屏蔽层,屏蔽层应尽量靠近开关管的发射极,接OV地,可以大大减小一次、二次侧间的耦合电容Cd。
(5)在开关管两端加RC吸收电路,吸收浪涌电压。
(6)在输出端的整流二极管两端加RC吸收电路,抑制反向浪涌,也可在整流二极管支路中串接带可饱和磁芯的线圈。可饱和磁芯线圈在通过正常电流时磁芯饱和,电感量很小,不会影响电路正常工作,一旦电流要反向流过时磁性线圈将产生很大的反电势,阻止反向电流的上升,因此将它与整流二极管串联时就能有效地阻止反向浪涌。
(7)采用屏蔽措施。为了防止脉冲变压器的磁场漏泄,可利用闭合磁环形成磁屏蔽。整个开关电源可用金属壳屏蔽起来,引入线处使用穿心电容,接缝处焊接,或用螺丝固定,注意螺丝间距要短。
(8)印制板布线时注意尽量减小高频环路的面积,缩短高频信号线。
1)交流滤波器距离输入端整流器太远,连接线上的噪声会产生辐射。
2)整流器和电解电容距离太远,环路较大,易接收噪声。
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