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激光電源

開關電源EMI設計小結

星之球激光 來源:電子工程網2012-07-25 我要評論(0 )   

1. 開關(guan) 電源 的 EMI 源 開關(guan) 電源的EMI幹擾源集中體(ti) 現在 功率 開關(guan) 管、整流二極管、高頻變壓器等,外部環境對開關(guan) 電源的幹擾主要來自 電網 的抖動、雷擊、外界輻射等。 ...

      1.開關(guan) 電源EMI

  開關(guan) 電源的EMI幹擾源集中體(ti) 現在功率開關(guan) 管、整流二極管、高頻變壓器等,外部環境對開關(guan) 電源的幹擾主要來自電網的抖動、雷擊、外界輻射等。

  (1)功率開關(guan) 管

  功率開關(guan) 管工作在On-Off快速循環轉換的狀態,dv/dt和di/dt都在急劇變換,因此,功率開關(guan) 管既是電場耦合的主要幹擾源,也是磁場耦合的主要幹擾源。

  (2)高頻變壓器
高頻變壓器的EMI來源集中體(ti) 現在漏感對應的di/dt快速循環變換,因此高頻變壓器是磁場耦合的重要幹擾源。

  (3)整流二極管
整流二極管的EMI來源集中體(ti) 現在反向恢複特性上,反向恢複電流的斷續點會(hui) 在電感(引線電感、雜散電感等)產(chan) 生高dv/dt,從(cong) 而導致強電磁幹擾。

  (4)PCB
準確的說,PCB是上述幹擾源的耦合通道,PCB的優(you) 劣,直接對應著對上述EMI源抑製的好壞。

  2.開關(guan) 電源EMI傳(chuan) 輸通道分類
 
  (一). 傳(chuan) 導幹擾的傳(chuan) 輸通道
  (1)容性耦合
  (2)感性耦合
  (3)電阻耦合
  a.公共電源內(nei) 阻產(chan) 生的電阻傳(chuan) 導耦合
  b.公共地線阻抗產(chan) 生的電阻傳(chuan) 導耦合
  c.公共線路阻抗產(chan) 生的電阻傳(chuan) 導耦合

  (二). 輻射幹擾的傳(chuan) 輸通道

  (1)在開關(guan) 電源中,能構成輻射幹擾源的元器件和導線均可以被假設為(wei) 天線,從(cong) 而利用電偶極子和磁偶極子理論進行分析;二極管、電容、功率開關(guan) 管可以假設為(wei) 電偶極子,電感線圈可以假設為(wei) 磁偶極子;
  (2)沒有屏蔽體(ti) 時,電偶極子、磁偶極子,產(chan) 生的電磁波傳(chuan) 輸通道為(wei) 空氣(可以假設為(wei) 自由空間);
  (3)有屏蔽體(ti) 時,考慮屏蔽體(ti) 的縫隙和孔洞,按照泄漏場的數學模型進行分析處理。

  3.開關(guan) 電源EMI抑製的9大措施

  在開關(guan) 電源中,電壓和電流的突變,即高dv/dt和di/dt,是其EMI產(chan) 生的主要原因。實現開關(guan) 電源的EMC設計技術措施主要基於(yu) 以下兩(liang) 點:
  (1)盡量減小電源本身所產(chan) 生的幹擾源,利用抑製幹擾的方法或產(chan) 生幹擾較小的元器件和電路,並進行合理布局;
  (2)通過接地、濾波、屏蔽等技術抑製電源的EMI以及提高電源的EMS。

分開來講,9大措施分別是:

  (1)減小dv/dt和di/dt(降低其峰值、減緩其斜率)
  (2)壓敏電阻的合理應用,以降低浪湧電壓
  (3)阻尼網絡抑製過衝(chong)
  (4)采用軟恢複特性的二極管,以降低高頻段EMI
  (5)有源功率因數校正,以及其他諧波校正技術
  (6)采用合理設計的電源線濾波器
  (7)合理的接地處理
  (8)有效的屏蔽措施
  (9)合理的PCB設計

  4.高頻變壓器漏感的控製

  高頻變壓器的漏感是功率開關(guan) 管關(guan) 斷尖峰電壓產(chan) 生的重要原因之一,因此,控製漏感成為(wei) 解決(jue) 高頻變壓器帶來的EMI首要麵對的問題。

  減小高頻變壓器漏感兩(liang) 個(ge) 切入點:電氣設計、工藝設計!

  (1)選擇合適磁芯,降低漏感。漏感與(yu) 原邊匝數平方成正比,減小匝數會(hui) 顯著降低漏感。
  (2)減小繞組間的絕緣層。現在有一種稱之為(wei) “黃金薄膜”的絕緣層,厚度20~100um,脈衝(chong) 擊穿電壓可達幾千伏。
  (3)增加繞組間耦合度,減小漏感。

  5.高頻變壓器的屏蔽 

  為(wei) 防止高頻變壓器的漏磁對周圍電路產(chan) 生幹擾,可采用屏蔽帶來屏蔽高頻變壓器的漏磁場。屏蔽帶一般由銅箔製作,繞在變壓器外部一周,並進行接地,屏蔽帶相對於(yu) 漏磁場來說是一個(ge) 短路環,從(cong) 而抑製漏磁場更大範圍的泄漏。

  高頻變壓器,磁心之間和繞組之間會(hui) 發生相對位移,從(cong) 而導致高頻變壓器在工作中產(chan) 生噪聲(嘯叫、振動)。為(wei) 防止該噪聲,需要對變壓器采取加固措施:

  (1)用環氧樹脂將磁心(例如EE、EI磁心)的三個(ge) 接觸麵進行粘接,抑製相對位移的產(chan) 生;
  (2)用“玻璃珠”(Glass beads)膠合劑粘結磁心,效果更好。

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