閱讀 | 訂閱
閱讀 | 訂閱
激光電源

PWM開關穩壓電源尖峰幹擾原理及應對(一)

星之球激光 來源:電源網2012-08-31 我要評論(0 )   

1 引言 PWM (PulseWidthmodulation)型 開關(guan) 穩壓 電源 具有體(ti) 積小、效率高的優(you) 點,作為(wei) 電源設備在許多領域得到了廣泛的應用。但是,開關(guan) 三極管的工作狀態轉換持續期短...

       1 引言

  PWM(PulseWidthmodulation)型開關(guan) 穩壓電源具有體(ti) 積小、效率高的優(you) 點,作為(wei) 電源設備在許多領域得到了廣泛的應用。但是,開關(guan) 三極管的工作狀態轉換持續期短、頻譜甚寬的尖峰幹擾是其致命弱點,它不僅(jin) 影響開關(guan) 電源本身,而且還會(hui) 幹擾鄰近的其它電子設備。

  開關(guan) 穩壓電源工作時開關(guan) 三極管和續流二極管(亦可以是另一個(ge) 開關(guan) 三極管)總是交替地導通或者截止,圖1中KQ和KD並非是理想器件,兩(liang) 種狀態的轉換需要一定的時間,這就產(chan) 生了尖峰幹擾。在狀態轉變過程中,該導通的開關(guan) 沒有完全導通,而該截止的開關(guan) 卻又沒有截止的瞬間,電源到地有直接的通路,產(chan) 生瞬態電流Is。該電流跟開關(guan) 三極管導通時的電流Imax及截止時的電流Icmin的差值、開關(guan) KQ和KD同時導通的持續時間等因素有關(guan) 。由於(yu) 電路分布參數的影響,在波形上出現振鈴振蕩。

 

  

 

  2 功率開關(guan) 管瞬時導通的持續時間對尖峰幹擾的影響

  晶體(ti) 管的開啟和關(guan) 斷時間跟其截止頻率成反比。開啟、關(guan) 斷時間越短,開關(guan) 速度就越快。同時導通的持續時間取決(jue) 於(yu) KQ和KD所使用的器件的開關(guan) 速度。用速度不同的開關(guan) 器件比較,開關(guan) 器件的速度越快,同時導通的持續時間越短,尖峰幹擾越是寬度窄、幅度大。

 

  3 減小變壓器漏感引起的電壓尖峰

 

  變壓器的漏感越大,電壓尖峰越高,射頻幹擾也就越大。特別是變壓器采取屏蔽後,由於(yu) 耦合差,漏感也相應大一些。一般說,用環型磁芯繞製的變壓器產(chan) 生的漏感要比E型小些。另外,繞線工藝也很重要,較好的繞線方式是先繞初級總圈數的一半,再繞次級的全部圈數,最後再繞初級的剩餘(yu) 一半,即次級線圈在初級線圈的中間。這樣初級線圈保持有較好的耦合,使變壓器有較小的漏感。

 

  4 功率管的開關(guan) 波形對尖峰幹擾的影響與(yu) 抑製

 

  開關(guan) 波形Usr(t)的方正度影響尖峰幹擾。矩形波的諧波幅度隨頻率增加而減小的速率為(wei) 20dB十倍頻程,梯形波則為(wei) 40dB?十倍頻程。有意識地改變矩形波的陡峭程度和兩(liang) 角的鈍化程度可抑製高頻分量、減小尖峰幹擾。故要合理地選擇開關(guan) 三極管和續流二極管的開關(guan) 速度。

  對開關(guan) 三極管而言,有兩(liang) 種方法可減小尖峰幹擾,即增大Vce的上升時間和減小Ic的下降時間。圖2電路中,在確定了KQ之後,可從(cong) 圖3看出,增大KD的開啟時間、減小關(guan) 斷時間可以減小尖峰幹擾。

 

  

 

  在開關(guan) 三極管的CE之間,或者在續流二極管的兩(liang) 端並聯RC緩衝(chong) 電路可使尖峰幹擾明顯減小。圖3中,三極管T關(guan) 斷時,集電極電壓上升,通過D和R1對C充電,使其上升速率變緩,選擇充電常數CR1的值可以控製上升速率。T導通時,D截止,C對R1和R2放電,限製了導通瞬間的峰值電流。該緩衝(chong) 電路改變了負載線的形狀,減少了開關(guan) 三極管的損耗。在續流二極管兩(liang) 端並上RC電路也同樣有效。圖3中,當用3DD11和2CK120C時,可並0.022LF左右的電容器(f=2kHz),該電容的容量有一最佳值,它的作用可以從(cong) 圖4看出。圖4(a)是不加C的情況,將其在時間軸上放大後為(wei) 圖4(b)。並上緩衝(chong) 電容後分別見圖4(c)和(d)。

 

  

  

 

  5 在輸入電網中,部噪聲的抑製方法

 

  開關(guan) 穩壓電源中開關(guan) 快速通斷,didt很大,在供電係統的漏電感上產(chan) 生幅度很大的瞬態壓降,使輸入電壓源有一個(ge) 時間很短的瞬時跌落,破壞電網的正常波形、形成幹擾。輸入電源中的幹擾也會(hui) 影響開關(guan) 穩壓電源。輸入濾波器具有一定的隔離作用,通常采用P型LC平衡濾波器,對脈動幹擾可以衰減20dB,尖峰幹擾也能衰減6dB之多。電感量的計算式:

  

  式中E尖峰是尖峰幹擾電壓(Vp-p),f尖峰是尖峰幹擾的頻率(Hz)。還應考慮到流過電感的直流電流值,以免飽和。

  

  Isr是開關(guan) 穩壓電源的最大輸入直流電流(A),Usr是輸入直流電壓(V)。用市電供電的電源係統,濾波器應裝在一鋁質密封小盒內(nei) ,小盒放在機箱內(nei) ,電源線進入孔的旁邊,使電源線一進入機箱就到濾波小盒,然後再引出至電源開關(guan) 、整流器。倘若在整流器之前采用變壓器,則應在其初、次級加隔離。

轉載請注明出處。

免責聲明

① 凡本網未注明其他出處的作品,版權均屬於(yu) fun88网页下载,未經本網授權不得轉載、摘編或利用其它方式使用。獲本網授權使用作品的,應在授權範圍內(nei) 使 用,並注明"來源:fun88网页下载”。違反上述聲明者,本網將追究其相關(guan) 責任。
② 凡本網注明其他來源的作品及圖片,均轉載自其它媒體(ti) ,轉載目的在於(yu) 傳(chuan) 遞更多信息,並不代表本媒讚同其觀點和對其真實性負責,版權歸原作者所有,如有侵權請聯係我們(men) 刪除。
③ 任何單位或個(ge) 人認為(wei) 本網內(nei) 容可能涉嫌侵犯其合法權益,請及時向本網提出書(shu) 麵權利通知,並提供身份證明、權屬證明、具體(ti) 鏈接(URL)及詳細侵權情況證明。本網在收到上述法律文件後,將會(hui) 依法盡快移除相關(guan) 涉嫌侵權的內(nei) 容。

網友點評
0相關評論
精彩導讀