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開關(guān)電源整流過程
1基本整流器
基本整流器的整流過程是產(chǎn)生EMIzui常見的原因。這是因為工頻交流正弦波通過整流后不再是單一頻率的電流,而變成一直流分量和一系列頻率不同的諧波分量,諧波(特別是高次諧波)會沿著輸電線路產(chǎn)生傳導(dǎo)干擾和輻射干擾,使前端電流發(fā)生畸變,一方面使接在其前端電源線上的電流波形發(fā)生畸變,另一方面通過電源線產(chǎn)生射頻干擾。
2)開關(guān)管開關(guān)管及其散熱器與外殼和電源內(nèi)部的引線間存在分布電容,當(dāng)開關(guān)管流過大的脈沖電流(大體上是矩形波)時,該波形含有許多高頻成份;同時,關(guān)電源使用的器件參數(shù)如開關(guān)功率管的存儲時間,輸出級的大電流,開關(guān)整流二極管的反向恢復(fù)時間,會造成回路瞬間短路,產(chǎn)生很大短路電流,另外,開關(guān)管的負載是高頻變壓器或儲能電感,在開關(guān)管導(dǎo)通的瞬間,變壓器初級出現(xiàn)很大的涌流,造成尖峰噪聲。
3)高頻變壓器 開關(guān)電源模塊中的變壓器, ,會產(chǎn)生電磁感應(yīng)噪聲;同時,在高頻狀況下變壓器層間的分布電容會將一次側(cè)高次諧波噪聲傳遞給次級,而變壓器對外殼的分布電容形成另一條高頻通路,使變壓器周圍產(chǎn)生的電磁場更容易在其他引線上耦合形成噪聲。
4)整流二極管二次側(cè)整流二極管用作高頻整流時,,往往正向電流蓄積的電荷在加上反向電壓時不能立即消除(因載流子的存 在,還有電流流過)。一旦這個反向電流恢復(fù)時的斜率過大,流過線圈的電感就產(chǎn)生了尖峰電壓,在變壓器漏感和其他分布參數(shù)的影響下將產(chǎn)生較強的高頻干擾,其 頻率可達幾十MHz。
5)電容、電感器和導(dǎo)線開關(guān)電源由于工作在較高頻率,會使低頻元件特性發(fā)生變化,由此產(chǎn)生噪聲。
6 開關(guān)電源外部干擾
開關(guān)電源外部干擾可以以“共模”或“差模”方式存在。干擾類型可以從持續(xù)期很短的尖峰干擾到*失電之間進行變化。其中也包括電壓變化、頻率變化、波形失真、持續(xù)噪聲或雜波以及瞬變等,電源干擾的類型見表1。
在表1中的幾種干擾中,能夠通過電源模塊進行傳輸并造成設(shè)備的破壞或影響其工作的主要是電快速瞬變脈沖群和浪涌沖擊波,而靜電放電等干擾只要電源設(shè)備本身不產(chǎn)生停振、輸出電壓跌落等現(xiàn)象,就不會造成因電源引起的對用電設(shè)備的影響。
開關(guān)電源干擾耦合途徑有兩種方式:一種是傳導(dǎo)耦合方式,另一種是輻射耦合方式。
7 傳導(dǎo)耦合
傳導(dǎo)耦合是騷擾源與敏感設(shè)備之間的主要耦合途徑之一。傳導(dǎo)耦合必須在騷擾源與敏感設(shè)備之間存在有完整的電路連接,電磁騷擾沿著這一連接電路從騷擾源傳輸電磁騷擾至敏感設(shè)備,產(chǎn)生電磁干擾。按其耦合方式可分為電路性耦合、電容性耦合和電感性耦合。在開關(guān)電源中,這3種耦合方式同時存在,互相。
8電路性耦合
9)直接傳導(dǎo)耦合導(dǎo)線經(jīng)過存在騷擾的環(huán)境時,即拾取騷擾能量并沿導(dǎo)線傳導(dǎo)至電路而造成對電路的干擾。
10)共阻抗耦合由于兩個以上電路有公共阻抗,當(dāng)兩個電路的電流流經(jīng)一個公共阻抗時,一個電路的電流在該公共阻抗上形成的電壓就會影響到另一個電路,這就是共阻抗耦合。形成共阻抗耦合騷擾的有電源輸出阻抗、接地線的公共阻抗等。
11電容性耦合
電容性耦合也稱為電耦合,由于兩個電路之生的尖峰電壓是一種有較大幅度的窄脈沖,其頻間存在寄生電容,使一個電路的電荷通過寄生電容影響到另一條支路。
12電感性耦合
電感性耦合也稱為磁耦合,兩個電路之間存在互感時,當(dāng)干擾源是以電源形式出現(xiàn)時,此電流所產(chǎn)生的磁場通過互感耦合對鄰近信號形成干擾。
13輻射耦合
通過輻射途徑造成的騷擾耦合稱為輻射耦合。輻射耦合是以電磁場的形式將電磁能量從騷擾源經(jīng)空間傳輸?shù)浇邮芷?。通常存?種主要耦合途徑:天線耦合、導(dǎo)線感應(yīng)耦合、閉合回路耦合和孔縫耦合。
14 天線與天線間的輻射耦合
在實際工程中,存在大量的天線電磁耦合。例如,開關(guān)電源中長的信號線、控制線、輸入和輸出引線等具有天線效應(yīng),能夠接收電磁騷擾,形成天線輻射耦合。
15電磁場對導(dǎo)線的感應(yīng)耦合
開關(guān)電源,特別是DC-DC電源模塊的電纜線一般是由信號回路的連接線、功率級回路的供電線以及地線一起構(gòu)成,其中每一根導(dǎo)線都由輸入端阻抗、輸出端阻抗和返回導(dǎo)線構(gòu)成一個回路。因此,電纜線是內(nèi)部電路暴露在機箱外面的部分,zui易受到騷擾源輻射場的耦合而感應(yīng)出騷擾電壓或騷擾電流,沿導(dǎo)線進入設(shè)備形成輻射騷擾。
16 電磁場對閉合回路的耦合
電磁場對閉合回路的耦合是指回路受感應(yīng)zui大部分的長度小于波長的1/4。在輻射騷擾電磁場的頻率比較低的情況下,輻射騷擾電磁場與閉合回路的電磁耦合。
17 電磁場通過孔縫的耦合
電磁場通過孔縫的耦合是指輻射騷擾電磁場通過非金屬設(shè)備外殼、金屬設(shè)備外殼上的孔縫、電纜的編織金屬屏蔽體等對其內(nèi)部的電磁騷擾。