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開關(guān)電源的電磁兼容性會產(chǎn)生電磁騷擾?

鉅大LARGE  |  點(diǎn)擊量:845次  |  2020年05月29日  

開關(guān)電源因工作在高電壓大電流的開關(guān)工作狀態(tài)下,引起電磁兼容性問題的原因是相當(dāng)復(fù)雜的。從整機(jī)的電磁性講,主要有共阻抗耦合、線間耦合、電場耦合、磁場耦合及電磁波耦合幾種。共阻耦合主要是騷擾源與受騷擾體在電氣上存在的共同阻抗,通過該阻抗使騷擾信號進(jìn)入受騷擾體。線間耦合主要是產(chǎn)生騷擾電壓及騷擾電流的導(dǎo)線或PCB線因并行布線而產(chǎn)生的相互耦合。電場耦合主要是由于電位差的存在,產(chǎn)生感應(yīng)電場對受騷擾體產(chǎn)生的場耦合。磁場耦合主要是指在大電流的脈沖電源線附近,產(chǎn)生的低頻磁場對騷擾對象產(chǎn)生的耦合。電磁場耦合主要是由于脈動的電壓或電流產(chǎn)生的高頻電磁波通過空間向外輻射,對相應(yīng)的受騷擾體產(chǎn)生的耦合。實(shí)際上,每一種耦合方式是不能嚴(yán)格區(qū)分的,只是側(cè)重點(diǎn)不同而已。


在開關(guān)電源中,主功率開關(guān)管在很高的電壓下,以高頻開關(guān)方式工作,開關(guān)電壓及開關(guān)電流均接近方波,從頻譜分析知,方波信號含有豐富的高次諧波。該高次諧波的頻譜可達(dá)方波頻率的1000次以上。同時,由于電源變壓器的漏電感及分布電容以及主功率開關(guān)器件的工作狀態(tài)非理想,在高頻開或關(guān)時,常常產(chǎn)生高頻高壓的尖峰諧波震蕩。該諧波震蕩產(chǎn)生的高次諧波,通過開關(guān)管與散熱器間的分布電容傳入內(nèi)部電路或通過散熱器及變壓器向空間輻射。用于整流及續(xù)流的開關(guān)二極管,也是產(chǎn)生高頻騷擾的一個重要原因。因整流及續(xù)流二極管工作在高頻開關(guān)狀態(tài),二極管的引線寄生電感、結(jié)電容的存在以及反向恢復(fù)電流的影響,使之工作在很高的電壓及電流變化率下,且產(chǎn)生高頻震蕩。整流及續(xù)流二極管一般離電源輸出線較近,其產(chǎn)生的高頻騷擾最容易通過直流輸出線傳出。開關(guān)電源為了提高功率因數(shù),均采用了有源功率因數(shù)校正電路。同時,為了提高電路的效率及可靠性,減少功率器件的電應(yīng)力,大量采用了軟開關(guān)技術(shù)。其中零電壓、零電流或零電壓/零電流開關(guān)技術(shù)應(yīng)用最為廣泛。該技術(shù)極大的降低了開關(guān)器件所產(chǎn)生的電磁騷擾。但是,軟開關(guān)無損吸收電路多數(shù)利用L、C進(jìn)行能量轉(zhuǎn)移,利用二極管的單向?qū)щ娦阅軐?shí)現(xiàn)能量的單向轉(zhuǎn)換,因此,該諧振電路中的二極管成為電磁騷擾的一大騷擾源。


開關(guān)電源一般利用儲能電感及電容器組成L、C濾波電路,實(shí)現(xiàn)對差模及共模騷擾信號的濾波。由于電感線圈的分布電容,導(dǎo)致了電感線圈的自諧振頻率降低,從而使大量的高頻騷擾信號穿過電感線圈,沿交流電源線或直流輸出線向外傳播。濾波電容器隨著騷擾信號頻率的上升,引線電感的作用導(dǎo)致電容量及濾波效果不斷的下降,甚至導(dǎo)致電容器參數(shù)改變,也是產(chǎn)生電磁騷擾的一個原因。


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