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開(kāi)關電源電磁兼容設(shè)計(jì)經驗談

更(gèng)新時(shí)間:2022-03-29      點(diǎn)擊次數:1814

隨著電力電子技術的(de)發展,開關電源模塊因(yīn)其相對體積小(xiǎo)、效率高、工作可靠等優(yōu)點(diǎn)開始取代傳統整流電源而被廣泛應(yīng)用到社會的各個領域。但由於開關電源工作(zuò)頻率高,內(nèi)部產生很快的電流、電壓變化,即dv/dt和(hé)di/dt,導致開關電源模塊將產生較強(qiáng)的諧波(bō)幹擾和尖峰幹擾,並通過傳導、輻射和串擾等耦合途徑影響自身電路及其它電子係統的正常工作,當然(rán)其本身也會受到其它電子設備電磁幹擾的影響(xiǎng)。這就(jiù)是所(suǒ)討論(lùn)的(de)電磁兼容性問題,也是關(guān)於開關電源電磁兼(jiān)容的電磁騷(sāo)擾EMD與電磁(cí)敏感度EMS設(shè)計問題。由於國家開始對部分電子產品強製實行3C認證,因(yīn)此一個電子設備(bèi)能(néng)否滿足電(diàn)磁兼容標準,將關係(xì)到這一產(chǎn)品能否在市場上(shàng)銷售,所以進行(háng)開關電源的電磁兼容性研究顯得非常重要

電磁兼容學是一門綜合性(xìng)學科,它(tā)涉及的理論包括數學、電(diàn)磁場理(lǐ)論(lùn)、天線與電波傳播、電路理論、信號(hào)分(fèn)析、通訊理論、材(cái)料科學、生物醫學等。
進行開關電源的電(diàn)磁(cí)兼容性設計(jì)時,首先(xiān)進行一個係統設計,明確以下幾點:
1. 明(míng)確係(xì)統要滿足的電磁兼容標準;
2. 確定係統內的關(guān)鍵電路部(bù)分,包括強幹擾源電路、高度敏感電路;
3. 明確(què)電源設備工作(zuò)環境中的電磁幹(gàn)擾源及敏感設備;
4. 確(què)定對電源設備所要采取的電磁兼容性措施。
一、DC/DC變換器內部(bù)噪聲幹擾源分析
1.二極管的反向恢複引起噪聲幹擾
在開關電源中常使用工頻整(zhěng)流(liú)二極管、高頻整流二極管(guǎn)、續流二極管等,由於這些二極管都工作在開關狀態,如圖所示,在二極管由阻斷狀態到導通工作過程中(zhōng),將產生一個很高的電壓尖峰VFP;在二極管由導通狀(zhuàng)態到阻斷工作過程中,存在(zài)一個反向恢複時(shí)間trr,在反向恢複過(guò)程中,由於二極管封裝電感及引(yǐn)線電感的存在,將產生一個反向電壓尖峰VRP,由於少子的存儲與複合效應,會產生瞬變的反向恢複電流IRP,這種(zhǒng)快速的電流、電壓(yā)突變是電磁幹擾產生的根(gēn)源。
圖片
電流電壓波形圖
二極管反向恢(huī)複時電流電壓波形 二極管正向導通電流電壓波形
2.開關管開關動作時產生電磁幹擾
二極管(guǎn)反(fǎn)向恢複時電流電壓波形 二極管正向導通電流電壓波形
在正激式、推挽式、橋式變換器中,流過開關管的電流波(bō)形在阻性負載時近似矩形波,含有豐富的高頻成(chéng)分(fèn),這些高頻諧波(bō)會(huì)產生很強的電磁幹擾,在反激變換器中,流過開關管的電(diàn)流波形在阻性負載時近似三角波,高次諧波(bō)成分相對較(jiào)少。開關管在開通時,由於(yú)開關時間很短(duǎn)以及逆變回路中引線電感的存在,將產生(shēng)很大的dV/dt突變和很高(gāo)的尖峰電壓,在(zài)開(kāi)關管的(de)關斷時,由於關斷時間很短,將產生很大的(de)di/dt突變和很高的電流尖峰,這些電流、電壓(yā)突變將產生很強的電磁(cí)幹擾。
3.電感、變壓器等磁性元件引起的電磁幹擾:在開關電源中存(cún)在輸入濾波電感(gǎn)、功率變壓器、隔離變壓器、輸出濾波電感等磁性元(yuán)件,隔(gé)離變壓器初次級之間存在寄(jì)生電容,高頻幹擾(rǎo)信號通過寄生電容耦合到次邊;功率變壓器由於繞製工藝等原因,原次邊耦合不理想而存在漏感,漏電感將產生電磁輻(fú)射(shè)幹擾,另外功率變壓器線圈繞(rào)組流過高頻脈衝電流,在周圍形成高頻電磁場;電(diàn)感線圈中流過脈動電流會產生電磁場輻射,而且在負載突切時,會(huì)形成電壓(yā)尖峰,同時當(dāng)它工作在(zài)飽和狀態時,將會產生電(diàn)流突變,這些都會引起電磁幹擾。
4.控製電路中周期性的高頻脈衝信號如振蕩器產生的高頻(pín)脈(mò)衝信號等將產生高頻高(gāo)次諧波,對周圍電(diàn)路產生電磁(cí)幹(gàn)擾。
5.此外電路中還會有地環路(lù)幹擾、公共(gòng)阻抗耦合幹擾,以及控製電源噪聲幹擾等
6.開關電源中的布線設計非常(cháng)重要,不(bú)合理布線將使電磁幹擾通過線線(xiàn)之間(jiān)的耦合電容和分布互感串擾或輻射到(dào)鄰近導線上,從而影響其它電路的正常工作。
7.熱輻射產生的電磁(cí)幹擾,熱輻射是以電磁波的形式進行熱交換,這種電磁幹擾影響其它(tā)電子元器件或電路的正常穩定工作。
二、外界的電磁幹擾
對於某一電子設備,外界對其產生影響的電磁幹擾(rǎo)包括:電網中的諧波幹擾、雷電(diàn)、太陽噪聲、靜電放電(diàn),以及周圍的高頻發射(shè)設備引(yǐn)起的幹擾。
三(sān)、電磁幹擾的後(hòu)果
電磁幹擾將造成傳輸信號畸變,影響設備的(de)正常工作。對(duì)於(yú)雷電、靜電放電等高能量的電磁幹擾,嚴重時會損壞設備。而對於某些設備,電(diàn)磁輻射會引起重要信(xìn)息的泄漏。
四、開關電源的電磁兼容設計
了解了開關電源內部及外部電磁幹擾源後,我們還應知道,形成電磁幹擾機理的三要素是(shì)還有傳播途徑和受(shòu)擾設(shè)備。因此開關電源的電磁兼容設計主要從以下三個方(fāng)麵入手:1,減小幹(gàn)擾(rǎo)源的電磁幹擾能量;2,切(qiē)斷幹(gàn)擾傳播途徑;3,提高受擾設備的抗幹擾(rǎo)能力。
正確了解和把握開關電源的電磁幹擾源及(jí)其產生機理和幹擾(rǎo)傳播途徑,對於采取(qǔ)何種抗幹擾措施以使設備滿足電磁兼容要求非常(cháng)重要。由於幹擾源有開關電源內部產生的幹擾源和外部的幹擾源,而(ér)且可以說幹擾源無法消除,受擾設(shè)備也總是存在,因此可以說電磁兼容問題總是存(cún)在。
下麵以隔離式DC/DC變(biàn)換器為(wéi)例(lì),討論開關電源的電磁兼容性設計:
1. DC/DC變換器輸入濾波電路的設計
如圖所示,FV1為瞬態電壓抑製二極管,RV1為壓敏電阻,都具有很強的瞬變浪湧電流(liú)的吸收能力,能很好的保護後級元件或電路(lù)免遭浪湧電壓的破壞。Z1為直流EMI濾波器,必須良(liáng)好接地,接地線要短,最好直接安裝在金屬外殼上,還要保證其輸入、輸出線之間的屏(píng)蔽隔離,才能有效的切(qiē)斷傳導幹擾沿輸入線的傳播和輻射幹擾沿空間的傳播。L1、C1組成低通濾波電路,當L1電感值較大時,還需增加如圖所示的V1和R1元件(jiàn),形成續流回路吸收L1斷開時釋放的電場能,否則L1產生的(de)電壓尖峰就會形成電磁幹擾,電感L1所使用的磁芯最好為閉(bì)合(hé)磁芯,帶(dài)氣(qì)隙(xì)的開環磁芯的漏磁場會(huì)形成電磁幹擾,C1的容量較大為好,這樣可以減小輸(shū)入線上的紋波電壓,從而減小輸(shū)入導線周圍形成的電磁場。
圖片
DC/DC變換器輸入濾波電路
2.高(gāo)頻逆變電路的(de)電磁兼(jiān)容設計,如圖所示,C2、C3、V2、V3組成的半橋逆變電路,V2、V3為IGBT、MOSFET等(děng)開關元(yuán)件,在V2、 V3開通(tōng)和關斷時,由於開(kāi)關時間很快以及引線電感、變(biàn)壓器漏感的存在,回路會產生較高(gāo)的di/dt、dv/dt突變,從而形成電磁幹擾,為(wéi)此在變壓器原邊兩端增加R4、C4構成的吸收回路,或在V2、V3兩端分別並聯電容器C5、C6,並縮短引線,減小ab、cd、gh、ef的引線電感(gǎn)。在設計中,C4、 C5、C6一般采用低感電容,電容器容量的大小(xiǎo)取決於引線電(diàn)感量、回路中電流值以及允許的過衝電(diàn)壓值的大小,LI2/2=C△V2/2公式求得C的大小,其中L為回路電感,I為回路電(diàn)流,△V為過衝電壓值。
為減小△V,就必須減小回路引線電感值,為此在設計時常(cháng)使用一種叫“多層低(dī)感複合母排"的裝置,由我(wǒ)所申請專.利.的該(gāi)種(zhǒng)母排裝置能將回路電感降低到足夠小,達10nH級,從而達到減小高頻逆變回路電磁幹擾的目的(de)。
圖片
開關管(guǎn)電流、電壓(yā)波形比較圖(tú)
從電磁兼容性設(shè)計角度考慮,應(yīng)盡(jìn)量降低開關管V2、V3的開關頻率,從而降低di/dt、dv/dt值。另外使用ZCS或ZVS軟開關變換技術(shù)能(néng)有效降低高頻(pín)逆變回路的電磁幹擾。在大電(diàn)流或高電壓(yā)下的快速開關動作是產生電磁噪聲的根本,因此盡可能選用產生電磁噪聲小的電路拓撲,如在同等條件下雙管(guǎn)正激拓撲(pū)比單(dān)管正激(jī)拓撲產生電磁噪聲要小,全橋電路比半橋電路產生電磁噪聲要小。
如圖(tú)所示增加吸收電(diàn)路後開關管上的電流、電壓波(bō)形與沒有吸收回(huí)路時的波形比較。
圖(tú)片
半橋逆變電路
3.高頻變壓器的電磁兼容設計
在(zài)高(gāo)頻變壓器T1的設計時,盡量選用電磁屏蔽性較好的磁芯材料。
如圖所示,C7、C8為匝間耦合電路,C11為繞組間耦合電容,在變壓器繞製時,盡量減小分布電容C11,以減小變(biàn)壓器(qì)原邊的高頻幹擾耦合到次邊繞組。另外為進(jìn)一步減小電磁幹(gàn)擾(rǎo),可在原、次邊繞組間增加一個屏蔽(bì)層(céng),屏蔽層良好接地,這樣變壓器原、次(cì)邊繞組對屏蔽層間就(jiù)形成耦合(hé)電容C9、C10,高頻幹擾電流就通過C9、C10流到大地。
由於(yú)變壓(yā)器是一個發熱元件,較差的散(sàn)熱條(tiáo)件(jiàn)必然導致(zhì)變壓器(qì)溫度升高,從而形成熱輻射,熱(rè)輻射是以電磁波形式對外傳播,因此變(biàn)壓器必須有很(hěn)好的散熱條件。
通常將高頻變壓器封裝在一個鋁殼盒內,鋁盒還可安裝在鋁散熱器上,並灌注電子矽膠,這樣(yàng)變壓器即可(kě)形成較好的(de)電磁屏蔽,還可保證(zhèng)有較好的散熱效果,減小電磁輻射。
圖片
高頻變壓器的電磁兼容設計
5. 輸出整(zhěng)流(liú)電路電磁兼(jiān)容設計(jì)
如圖所示為輸(shū)出半波整流電路,V6為整流二極管,V7為續流二極管,由於V6、 V7工作於高頻開關狀態,因此輸出(chū)整流電路的電磁幹擾源主要是V6和V7,R5、C12和R6、C13分別連接成V6、V7的吸收電(diàn)路(lù),用於吸收其開關動作時產生的電壓尖峰,並以熱的形式在R5、R6上消耗。
減少整流二極管的數量就可減小電磁(cí)幹(gàn)擾的能量,因此同等條件下,采用半波整(zhěng)流(liú)電(diàn)路比采用全波整流和全橋整流產生的電磁幹(gàn)擾要(yào)小。
為減(jiǎn)小(xiǎo)二極管的電磁幹擾,必須選用具有軟恢複特性的、反向(xiàng)恢複電流小、反向恢(huī)複時(shí)間短的二極管器件。從(cóng)理論上講,肖特基勢壘二極管(guǎn)(SBD)是多數載流子導流,不存在少子的存(cún)儲與複合效應(yīng),因而也就(jiù)不會有反向電壓(yā)尖峰幹擾,但實際上對於較高反向工作電壓的肖特(tè)基二極(jí)管,隨著電子勢壘厚度的增加,反向恢複電流會增大,也會產生電磁噪聲。因此(cǐ)在輸出電壓(yā)較低的情況下選用肖特基二極管作直流(liú)二極管產生的電磁幹擾會比選用其它二極管器件要小(xiǎo)。
圖片(piàn)
輸出整流電路電(diàn)磁兼容設計
6. 輸出直(zhí)流濾波電路的電磁兼容設計
輸出直流濾波電路主要用於(yú)切斷電磁傳導幹擾沿導線向輸出負載端傳播,減小電磁(cí)幹擾在導線周圍的電磁輻(fú)射。
如圖(tú)所示,L2、C17、C18組成的LC濾波電路(lù),能減小輸出電流、電壓紋波的大小,從而減小通過輻射傳播的電磁幹擾,濾波電容C17、C18盡量采用(yòng)多個電容並聯,減小等效(xiào)串聯電阻,從而減小(xiǎo)紋波電壓,輸出電感(gǎn)L2值盡量(liàng)大,減小輸出(chū)紋波電流的大小,另(lìng)外電(diàn)感(gǎn)L2最好使(shǐ)用不(bú)開氣隙的(de)閉環(huán)磁芯,最好不是飽和電感。在設計時,我們要記住,導線上有電流、電(diàn)壓的變化,在導線周圍就有變化的電磁場(chǎng),電磁場就會沿空間傳播形成電磁輻射。
C19用於濾除導線上的共模幹擾,盡量選用低感電容,且(qiě)接線(xiàn)要短(duǎn),C20、C21、C22、C23用於濾除輸(shū)出線上的差模(mó)幹擾,宜選(xuǎn)用低感的三端電容,且接地線要短,接地可靠。
Z3為直流EMI濾波器,根據情況使(shǐ)用或不使用,是采用單級還是多級濾波器,但要求Z3直接安裝在金屬機箱上,最好濾波器輸入、輸出線能屏蔽隔離。
圖片
輸出整流電路電磁兼(jiān)容設計
7. 接觸器、繼電(diàn)器等其它開關器件電磁兼(jiān)容設計
繼電器、接觸器、風機等在掉電後,其(qí)線圈將產生(shēng)較大的(de)電(diàn)壓尖(jiān)峰,從而產生電磁幹擾,為此在直流線圈兩端反並聯一個二極管(guǎn)或RC吸(xī)收電(diàn)路,在交流線圈兩(liǎng)端並聯一個壓敏電阻用於吸收線圈掉(diào)電後產生的電壓尖峰。同時要注意如果接觸(chù)器線圈電源與輔(fǔ)助電源的輸入電源為同一個電源,之間最好通過一(yī)個EMI濾波器。繼電(diàn)器觸頭動(dòng)作時也將產生電磁幹擾,因此要在觸頭兩端增加RC吸收回路。
8. 開(kāi)關(guān)電源箱體結構的電磁兼容設計
材料選擇:沒有(yǒu)“磁(cí)絕緣"材料,電磁屏蔽(bì)是(shì)利用“磁短路"的原理,來切斷電磁幹擾在設備內部與外界空(kōng)氣中的傳播路徑。在進行開(kāi)關電源的箱體(tǐ)結構設計時(shí),要(yào)充分考(kǎo)慮對電磁幹擾的屏蔽(bì)效能,對於屏蔽材料的選擇原則是,當幹擾電磁場的頻率較(jiào)高時,選用(yòng)高電(diàn)導率的(de)金屬材料(liào),屏蔽效果較好;當幹(gàn)擾電磁波的頻率較低時,要采(cǎi)用高導磁率(lǜ)的(de)金(jīn)屬(shǔ)材料,屏蔽效果較好;在某些場合下,如果要求對高頻和低頻電磁場都具有良好的屏蔽效果時,往往采用高電導率和高導磁率的金屬材料組成多層屏蔽體。
孔洞、縫隙、搭(dā)接處理方法:采用電磁屏蔽方法無需重新設(shè)計(jì)電路,便可達到很好的電磁兼容效果。理想的電磁屏蔽體是一個無縫隙、無孔洞、無透入的(de)導電連(lián)續體,低阻抗的金屬密封體,但是一個*密(mì)封的屏蔽體是沒有實用價值的,因為在(zài)開關電源設備中,有輸入(rù)、輸出線過孔、散熱通風孔等(děng)孔洞,以及箱體結(jié)構部件之間的搭接縫隙,如果不采取措施將會產生電磁泄漏(lòu),使箱體的屏蔽效能降低、甚至*喪失。因(yīn)此在開關電源箱體(tǐ)設計時,金(jīn)屬板(bǎn)之間的搭接最好采用(yòng)焊接,無法焊接時(shí)要使用電磁密封墊或其它的屏蔽材料,箱體上的(de)開(kāi)孔要小於要屏蔽的電磁波的波長的(de)1/2,否則屏蔽效(xiào)果將大大降低;對於通風孔,在屏蔽要求(qiú)不高時可以使(shǐ)用穿孔金(jīn)屬板或金屬化絲網,在要求既要屏蔽效(xiào)能高,又要(yào)通風效果好時選用截至波導管等方法,提高屏蔽體的屏蔽效能。如果箱體的屏蔽效能仍無法滿足要求時,可以在箱體上噴塗屏蔽漆(qī)。除了對開關電源整個箱體的屏蔽之外,還可以對電源設備(bèi)內部的(de)元(yuán)件、部件(jiàn)等(děng)幹擾源或敏感設備進行局部屏蔽。
在(zài)進行箱(xiāng)體結構設計時,針對設備上所有會受到靜電放電試驗的部分,設計出一條低阻抗的(de)電流泄放路徑(jìng),箱體必須有可靠的接地措施,並且要保證接地(dì)線的載流能力,同時將敏感電路或元件遠離這些泄放回路,或對其采用(yòng)電場屏蔽措施(shī)。對(duì)於結構件的表麵處理,一般主要電(diàn)鍍銀、鋅、鎳、鉻、錫,這需要從導電性能、電化學反應、成本及電磁兼(jiān)容性等多方麵考慮後做(zuò)出選擇。
9. 元器件布局與布線中的電磁兼(jiān)容設計:
對於開關電(diàn)源設備內部元器件的布(bù)局必須整體考慮電磁兼容性的要求,設備內部的幹擾源會通過(guò)輻射和串(chuàn)擾等途徑影(yǐng)響其它元件或部件的工作,研究(jiū)表明,在離幹擾源(yuán)一定距離時,幹擾源的能量將大大衰減(jiǎn),因(yīn)此合(hé)理的布局有利(lì)於減小電磁幹擾的影響。
EMI輸入輸出濾波器最好安裝在金屬機箱(xiāng)的入口處,並保證其輸入(rù)線與輸出(chū)線電磁環境的屏蔽隔離。
敏感(gǎn)電(diàn)路或元件要遠離發熱源。
對於開關電源產品,我們一般須(xū)遵(zūn)守以下布線原則:
9.1 主電路輸入線與輸出線分開走線。
9.2 EMI濾波器輸入線與輸出線分開(kāi)走線。
9.3 主電路線與控製信號線分開走線。
9.4 高壓脈衝信號線最好分(fèn)開單獨走線(xiàn)。
9.5 分開布線的原則是避(bì)免平行(háng)走線,可以垂直交叉,線束之間距離在20mm以上。
9.6 電纜不(bú)要貼著金屬(shǔ)外殼和(hé)散熱器走線(xiàn),保證一定距離。
9.7 雙絞線、同軸電纜(lǎn)及帶狀電纜在EMC設計中的使(shǐ)用
圖片
雙絞線的使用(yòng)
雙絞(jiǎo)線、同軸電纜都能有效(xiào)的(de)抑製電磁幹擾。在脈衝(chōng)信號傳輸線路中常使用雙絞線,控製輔助電源線和傳感器信號線最好用雙絞屏蔽(bì)線。因為雙絞線兩根線之間有(yǒu)很小的回路麵積,而且雙絞線的每兩(liǎng)個相鄰的回路上感應出的電流具有大小相等、方向相反,產生的磁場相互抵消,這樣就(jiù)可以減小(xiǎo)因輻射引起的差模幹擾,不過雙絞線絞合的圈數最好為偶數,且每單位波長所絞合的圈數愈(yù)多,消除耦合的效果愈好。使用時注意雙絞線和同軸電纜兩端不能同時接地,隻能(néng)單端接地,而對屏蔽線(xiàn),屏蔽層兩端接地能既能屏蔽電場還能屏蔽(bì)磁場,單(dān)端接地隻能屏蔽電場(chǎng)。使用同軸電纜時還要注意,其屏蔽層必須*包覆信號線接地,即接頭與電纜屏蔽層必須 3600搭(dā)接,才能有效屏蔽電磁場,如圖所(suǒ)示,信號線裸露部分仍可以與外界形成(chéng)互容耦合,降低屏蔽效能。
帶狀電纜適合於短距離的信號(hào)傳輸,我們知道為了降低差模信號的(de)電磁輻射(shè),必須減小信號線和信號回流線(xiàn)所形成的回(huí)路麵積,因此在設(shè)計帶狀電纜布局時,最(zuì)好(hǎo)將信號線與接地(dì)線間隔排列。如圖所示,其中S為信號線,G為信號地(dì)線。
圖片
信號線(xiàn)與接地線間隔排列
10.元器件的選擇
熱傳播的方式有傳導、對流和輻射,熱輻射是以電磁波的形式向空中傳播的,熱傳導也會向周圍其它(tā)元件傳(chuán)導熱量,這些(xiē)都會影響其它元器件或電路的正常工作,因此從元器件熱設計方(fāng)麵考慮要盡量留有較大餘量,以降低元器件的溫升及器件(jiàn)表麵的(de)溫度,除元器件對溫升有特殊(shū)要求外,一般開關電源要求內部元(yuán)件溫度小於 90℃,內部環(huán)境溫度不超過(guò)65℃,以減小熱輻射幹擾。
對數字集成電路,從(cóng)電磁兼容(róng)性角度看應多選用高噪聲容限的CMOS器件代替低噪(zào)聲容限的TTL器件(jiàn)。
盡(jìn)量使用低速、窄帶元件和電路。
選用分布電感較小(xiǎo)的SMP元件,選用高頻特性好、等效串聯電感低的陶(táo)瓷介質電容器、高(gāo)頻無感(gǎn)電容器(qì)、三端電容器和穿心電(diàn)容器等作濾波電容。
11.控製電路及PCB的電磁兼(jiān)容設計
信號地是指信(xìn)號電流流回信號源的一條低阻抗路徑。在設計中往往由於接地(dì)方法不恰當而產生地環路幹擾(rǎo)和公共阻抗耦合(hé)幹擾。因(yīn)此要合理選用接地方式,接地的方(fāng)式(shì)有單(dān)點接地(dì)、多點接地和混合接地。
地環路幹擾:常發生在通過較長電纜連接,地相距較遠的設備之(zhī)間。原因是由(yóu)於地環路電流的存在,使兩個(gè)設備的地電位不同。通常用光電耦合器或(huò)隔離變壓器進(jìn)行“地"隔離,消除地環路(lù)幹擾。由於(yú)隔離變壓器繞組之間(jiān)寄生電容較大,即使采取屏蔽措施的隔離變壓器通常也隻用(yòng)於(yú)1MHZ以(yǐ)下的信號隔離,超過1MHZ時多采用光電(diàn)耦合器隔離。
公(gōng)共阻抗耦合:當兩(liǎng)個電路的地電流流過一個(gè)公共阻抗時,就會發生公共阻抗耦合。由於地線是信號回流線,一個電路的工作狀態必然會影響地線電壓,當兩個電路共用一段地線時,地線的電壓就會(huì)同時受到兩個電路工作狀態的影(yǐng)響。
可見無(wú)論是地環路幹擾還是公共阻抗耦合問題都是由於(yú)地線阻(zǔ)抗引(yǐn)起的,因此在設(shè)計時一定要考慮盡量降(jiàng)低地線(xiàn)阻抗與感抗。
如何減小控製電(diàn)源噪聲:電源線上(shàng)有電(diàn)流突變,就會產生噪聲電壓。在靠近芯片的位置增加解耦電容,能有效減小噪聲。如果是高頻電流負載,則采(cǎi)用多個同容量的高頻電(diàn)容和無感(gǎn)電容並聯能獲得更好的效果。注意電容容量(liàng)並非(fēi)越大越好,主要根(gēn)據其諧振頻率、提供脈(mò)衝電流頻率來選擇。
印製板合理的布置地(dì)線將能有效的減(jiǎn)小(xiǎo)印製板的輻射以及提高其(qí)抗輻射(shè)幹擾能力,請注意
  • 布置地(dì)線網(wǎng)絡:在雙麵板的兩麵布置最多的平行(háng)地線。

  • 對於一些關(guān)鍵信(xìn)號(如脈衝信號和對外界較敏感的電平信號)的地(dì)線(xiàn)的布置必須(xū)盡量縮小引線長度,減小信號的回(huí)流麵積。如果是雙麵板,地線和信號線可以在印(yìn)製板兩麵並聯平行走線。

  • 若是(shì)多層線路板,且既有數字地又有模擬地,則數字地和模擬(nǐ)地必須布置在同(tóng)一層,減小(xiǎo)它們之間的耦合幹擾。

  • 在實際電路中常發(fā)生公共阻抗耦合,因此要根據實際情況選擇正確的接地方式。

12.其它方法
12.1.IGBT,MOSFET等開關元件的驅動脈衝信號(hào)增加一個-5V~-10V的負電平,提高驅動信號的抗幹擾能力。或驅動信號(hào)采(cǎi)用光纖傳輸技術,光纖適宜於遠距離傳輸,具有抗幹.擾(rǎo).能.力.強的特點。
12.2.通過軟件的編(biān)程技術,提高開關電源的抗幹擾能(néng)力,為了防(fáng)止電平信號中的毛刺,引起軟件(jiàn)的誤判斷及誤動作,可以(yǐ)通過多次采樣等數字濾波方(fāng)法來(lái)濾除幹擾信號。
五 結(jié)語
本文詳細(xì)分析了隔離式DC/DC變換器存在的電磁幹擾源及其產生機理(lǐ),並詳(xiáng)細介紹了針對其主電路和控製電路的電磁兼容設(shè)計方法,這些方法對其它電子(zǐ)產品的電磁兼容(róng)設(shè)計具(jù)有一定的指導(dǎo)作用。
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