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开关电源电磁干扰机理

时间:2020-12-18 来源:admin 点击:

开关电源电磁干扰机理
 
  一、开关电源中电磁干扰的机理
  根据噪声干扰源的类型,开关电源引起的干扰可分为峰值干扰和谐波干扰两种。根据耦合路径,可分为传导干扰和辐射干扰。现在根据噪声干扰源来单独解释;
  1.二极管反向恢复时间引起的干扰
  有一个大的正向电流流过中, 回路,的整个流二极管,高频整流。当由于反向偏置电压而关断时,pn结中中有更多的载流子积累,因此,在载流子消失之前的一段时间内,电流将反向流动,导致载流子消失的反向恢复电流急剧下降,电流变化很大(di/dt)。
  2开关管工作时产生的谐波干扰
  大脉冲电流流经导通时的功率开关管。例如,在阻性负载下,正向变换器、推挽变换器和桥式变换器的输入电流波形近似为矩形波,其中含有丰富的高次谐波成分。当使用零电流和零电压开关时,谐波干扰将非常小。此外,在功率开关管的截止期,高频变压器绕组漏电感引起的电流突变也会产生峰值干扰。
  3交流输入回路引起的干扰
  无工频变压器的开关电源输入端的整流器,在反向恢复时会引起高频衰减振荡和干扰。
  通过开关电源输入输出线传输的峰值干扰和谐波干扰能量所引起的干扰称为传导干扰。当谐波和寄生振荡能量通过输入输出线传播时,就会在空间产生电场和磁场。这种由电磁辐射引起的干扰称为辐射干扰。
  4.其他原因
  元器件寄生参数和开关电源原理图设计不完善。印刷电路板(pcb)的布线通常是手工布置,随机性很大。印刷电路板的近场干扰较大,元件在印刷电路板上的安装、放置和不合理的方向都会造成电磁干扰。
  二、电磁干扰的仪器校准相关理论
  1、开关电源的主要电磁干扰源
  开关电源中的电磁干扰源主要包括开关器件、二极管和非线性无源元件。印刷电路板布线不当也是造成中开关电源电磁干扰的主要因素
  1.1开关电路产生的电磁干扰
  对于开关电源,开关电路产生的电磁干扰是其主要干扰源之一。开关电路是开关电源的核心,主要由开关管和高压变压器组成。他生产的DV/DT脉冲大,频带宽,谐波丰富。这种脉冲干扰的主要原因是:
  (1)开关管负载是高频变压器的初级线圈,是感性负载。在开关接通的瞬间,初级线圈中出现大的浪涌电流,并且在初级线圈的两端出现高浪涌峰值电压。在开关管断开的瞬间,由于初级线圈的漏磁通,一些能量没有从初级线圈传输到次级线圈。存储在电感器中中的能量将与集电极电路中,的电容和电阻一起形成具有峰值的衰减振荡,其将叠加在关断电压上以形成关断峰值电压。
  电源电压的中中断将产生与初级线圈接通时相同的磁化脉冲电流瞬变,这种噪声将传输到输入和输出端,形成传导干扰,严重的可能会击穿开关管。
  (2)脉冲变压器初级线圈、开关管和滤波电容组成的高频开关电流回路,可能产生较大的空间辐射,形成辐射干扰。如果电容器的滤波能力不足或高频特性不好,高频阻抗
  由主电路的中流二极管产生的反向恢复电流的1di/dt1比连续流二极管恢复电流的Idi/dtl小得多。作为电磁干扰的来源,整个流二极管反向恢复电流引起的干扰强度大、频带宽。整个流二极管产生的电压跳变远远小于电源中的电源开关管通断时产生的电压跳变。因此,可以将整流电路作为电磁干扰耦合信道的一部分来研究,而不考虑由积分流二极管引起的Idv/dtI和Idi/dtl的影响
  2.开关电源电磁干扰的耦合通道
  开关电源通过耦合通道干扰自身。一般采用差模和共模干扰进行分析。
  “共模干扰”是指干扰具有相同的幅度和方向,并且存在于电源的任何相对地之间或中线与地之间。共模干扰也称为纵模干扰、不对称干扰或接地干扰。就是载液和地球之间的干扰。
  “差模干扰”是指干扰大小相等,方向相反,存在于电源相线和中线之间。差模干涉也称为简正模干涉、横模干涉或对称干涉。这是载液之间的干扰。
  共模干扰表明干扰通过辐射或串扰耦合到电路中。差模干扰表明干扰来自同一电路。通常这两种干扰是同时存在的。由于线路阻抗的不平衡,这两种干扰在传输中转化时仍然会相互作用,所以情况非常复杂。
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