你知道吗?开关电源电磁干扰的技术原因

来源:Sfnews日期:2020-10-03 浏览:

开关电源首先将工频交流电整流为DC,然后将其转换为高频。最后,它通过整流滤波电路输出一个稳定的DC电压,因此含有大量的谐波干扰。同时,变压器的漏电感和输出二极管反向恢复电流产生的峰值都构成潜在的电磁骚扰。开关电源中的干扰源主要集中在电压和电流变化较大的元件上,尤其是开关管、二极管和高频变压器。

一、开关电源发生滋扰的原因

整流电路中,输出整流二极管停止时存在反向电流,其恢复到零点的时间与结电容等因素有关。其中能快速将反向电流恢复到零的二极管称为硬恢复二极管,在变压器漏电感等扩散参数的影响下会有很强的高频扰民性,频率可达数十MHz。

开关电路发生的电磁滋扰

由高频变压器的低电平线圈、开关管和滤波电容组成的高频开关电流回路会产生较大的空间辐射,形成辐射骚扰。如果电容滤波能力不足或高频特性不好,电容上的高频阻抗会使高频电流以差分方式传导到交流电源中,形成传导骚扰。

开关电源处于高频状态,其扩散电容不能忽略。一方面,热沉和开关管集电极之间的绝缘片接触面积大,绝缘片薄,因此高频时两者之间的扩散电容不能忽略。

在传导干扰频段(30MHz),开关电源干扰的大部分耦合通道可以通过电路网络来整形。然而,开关电源中的任何实际元件,如电阻、电容和电感,都包含杂散参数,研究的频带越宽,等效电路的阶数越高。

整流电路发生的电磁滋扰

软开关技术:在原有的硬开关电路中加入电感和电容元件,利用电感和电容的谐振降低开关过程中的du/dt和di/dt,使开关器件导通时电压先降后升,或者关断时电流先降后升,消除电压和电流的重叠。

当高频整流电路中的整流二极管正向导通时,会有大的正向电流流过。当整流二极管由于反向偏置电压而转到停止时,由于PN结中积累了更多的载流子,在载流子消失之前,电流会反向流动一段时间,导致载流子消失的反向恢复电流急剧消除,电流变化很大(di/dt)。

高频变压器

开关电路是开关电源的主要干扰源之一。开关电路是开关电源的重点,开关电源主要由开关管和高频变压器组成。它产生的du/dt脉冲幅度大、频带宽、谐波丰富。

开关频率调制技术:通过调制开关频率fc,将集中在fc及其谐波2fc、3fc…上的能量分散到其周围的频段,以降低各频点的EMI幅度。这种方法并不能减少扰民总量,而是将能量疏散到频率点的基带,使每个频率点不超过EMI定义的限值。为了降低噪声谱的峰值,通常有两种惩罚方法:随机频率法和调制频率法。

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