《電子技術(shù)應(yīng)用》
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開(kāi)關(guān)電源設(shè)計(jì)的噪聲降低法
摘要: 開(kāi)關(guān)電源的特征就是產(chǎn)生強(qiáng)電磁噪聲,,若不加嚴(yán)格控制,,將產(chǎn)生極大的干擾。下面介紹的技術(shù)有助于降低開(kāi)關(guān)電源噪聲,,能用于高靈敏度的模擬電路,。主要的開(kāi)關(guān)電源降噪技術(shù)有:電路和器件的選擇,、阻尼器的使用、磁性元件的有關(guān)問(wèn)題及解決方案,、散熱器的使用及整流器件的使用等,。
Abstract:
Key words :

中心議題:

解決方案:

  • 為了保護(hù)開(kāi)關(guān)管常需要阻尼器
  • 電感和變壓器的磁路要閉


開(kāi)關(guān)電源的特征就是產(chǎn)生強(qiáng)電磁噪聲,若不加嚴(yán)格控制,,將產(chǎn)生極大的干擾,。下面介紹的技術(shù)有助于降低開(kāi)關(guān)電源噪聲,能用于高靈敏度的模擬電路,。

1 電路和器件的選擇

一個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)是保持dv/dt和di/dt在較低水平,有許多電路通過(guò)減小dv/dt和/或di/dt來(lái)減小輻射,,這也減輕了對(duì)開(kāi)關(guān)管的壓力,這些電路包括ZVS(零電壓開(kāi)關(guān)),、ZCS(零電流開(kāi)關(guān)),、共振模式.(ZCS的一種)、SEPIC(單端初級(jí)電感轉(zhuǎn)換器),、CK(一套磁結(jié)構(gòu),,以其發(fā)明者命名)等。

減小開(kāi)關(guān)時(shí)間并非一定就能引起效率的提高,,因?yàn)榇判栽腞F振蕩需要強(qiáng)損耗的緩沖,,最終可以觀(guān)察到不斷減弱的回程。使用軟開(kāi)關(guān)技術(shù),,雖然會(huì)稍微降低效率,,但在節(jié)省成 本和濾波/屏蔽所占用空間方面有更大的好處。

2 阻尼

為了保護(hù)開(kāi)關(guān)管免受由于寄生參數(shù)等因素引起的振蕩尖峰電壓的沖擊常需要阻尼,。阻尼器連到有問(wèn)題的線(xiàn)圈上,,這也可以減小發(fā)射。

阻尼器有多種類(lèi)型:從EMC角度看,,RC阻尼器通常在EMC上是最好的,,但比其他的發(fā)熱多一些,。權(quán)衡各方面的利弊,在緩沖器中應(yīng)謹(jǐn)慎使用感性電阻,。

3 磁性元件有關(guān)問(wèn)題及解決方案

特別需注意的是電感和變壓器的磁路要閉合,。例如,用環(huán)形或無(wú)縫磁芯,,環(huán)形鐵粉芯適合于存儲(chǔ)磁能的場(chǎng)合,,若在磁環(huán)上開(kāi)縫,則需一個(gè)完全短路環(huán)來(lái)減小寄生泄漏磁場(chǎng),。

初級(jí)開(kāi)關(guān)噪聲會(huì)通過(guò)隔離變壓器的線(xiàn)圈匝間電容注入到次級(jí),,在次級(jí)產(chǎn)生共模噪聲,這些噪聲電流難以濾除,,而且由于流過(guò)路徑較長(zhǎng),,便會(huì)產(chǎn)生發(fā)射現(xiàn)象。

一種很有效的技術(shù)是將次級(jí)地用小電容連接到初級(jí)電源線(xiàn)上,,從而為這些共模電流提供一條返回路徑,,但要注意安全,千萬(wàn)別超出安全標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)明的總的泄漏地電流,,這個(gè)電容也有助于次級(jí)濾波器更好的工作,。

線(xiàn)圈匝間屏蔽(隔離變壓器內(nèi))可以更有效地抑制次級(jí)上感應(yīng)的初級(jí)開(kāi)關(guān)噪聲。雖然也曾有過(guò)五層以上的屏蔽,,但三層屏蔽更常見(jiàn),。靠近初級(jí)線(xiàn)圈的屏蔽通常連到一次電源線(xiàn)上,,靠近次級(jí)線(xiàn)圈的屏蔽經(jīng)常連到公共輸出地(若有的話(huà)),,中間屏蔽體一般連到機(jī)殼。在樣機(jī)階段最好反復(fù)實(shí)驗(yàn)以找到線(xiàn)圈匝間屏蔽的最好的連接方式,。

以上兩項(xiàng)技術(shù)也能減小輸入端上感應(yīng)的次級(jí)開(kāi)關(guān)噪聲,。適當(dāng)大小的輸出電感可以將次級(jí)交流波形變成半正弦波,因此可以顯著地減小變壓器繞組間噪聲(直流紋波).


4 散熱器

散熱器與集電極或TO247功率器件的漏極之間有50pF的電容,,因此可以產(chǎn)生很強(qiáng)的發(fā)射,。僅僅直接地把散熱片連到機(jī)殼,這只是把噪聲引向大地,,很可能不能減小總體發(fā)射水平,。

較好的做法是:把它們連到一恰當(dāng)?shù)碾娐方Y(jié)點(diǎn)——一次整流輸出端,但要注意安全要求,。具有屏蔽作用的絕緣隔離片可以連接到開(kāi)關(guān)管上,,把它們屏蔽內(nèi)層接至一次整流端,散熱片要么懸浮要么連到機(jī)殼,。

散熱片也可以通過(guò)電容連到有危險(xiǎn)電壓的線(xiàn)上,,電容的引線(xiàn)和PCB軌線(xiàn)構(gòu)成的電感可能會(huì)與電容 “諧振”,,這可對(duì)解決某些特殊頻率上的問(wèn)題特別有效。應(yīng)該在樣機(jī)上多次試驗(yàn),,最終找到散熱片的最佳安裝方法。

5 整流器件


用于一次電源上的整流器和二次整流器,,因?yàn)槠浞聪螂娏?,可以引起大量的噪聲,最好使用快速軟開(kāi)關(guān)型號(hào)的器件,。

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