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高频开关电源设备干扰的产生

  • 发布时间:2021-05-12
  • 发布者: 本站
  • 来源: 原创
  • 阅读量:
  开关电源的干扰一般分 为两大类:一是开关电源内部元器件形成的干扰;二是由于外界因素影响而使开关电源产生的干扰。两者都涉及人为因素和自然因素。
  
  1、开关电源内部干扰
  
  开关电源产生的EMI主要是由基本整流器产生的高次谐波电流干扰和功率变换电路产生的尖峰电压干扰。
  
  (I)基本整流器
  
  基本整流器的整流过程是产生EMI最常见的原因。这是因为工频交流正弦波通过整流后不再是单一频率的电流,而变成-.直流分量和一系列频率不同的谐波分量,谐波(特别是高次谐波)会沿着输电线路产生传导干扰和辐射干扰,使前端电流发生畸变,一方面使接在其前端电源线上的电流波形发生畸变,另一方面通过电源线产生射频干扰。
  
  (2)功率变换电路
  
  功率变换电路是开关稳压电源的核心,它频带较宽且谐波比较丰富。产生这种脉冲干扰的主要元器件为:
  
  ①开关管及其散热器与外壳和电源内部的引线间存在分布电容,当开关管流过大的脉冲电流(大体上是矩形波)时,该波形含有许多高频成分;同时,开关电源使用的器件参数如开关功率管的存储时间,输出级的大电流,开关整流二极管的反向恢复时间,会造成回路瞬间短路,产生很大的短路电流,另外,开关管的负载是高频变压器或储能电感,在开关管导通的瞬间,变压器初级出现很大的涌流,造成尖峰噪声。
  
  ②高频变压器,开关电源中的变压器,用作隔离和变压,但由于漏感的原因,会产生电磁感应噪声;同时,在高频状态下变压器层间的分布电容会将一次侧高次谐波噪声传递给次级,而变压器对外壳的分布电容形成另--条高频通路,使变压器周围产生的电磁场更容易在其他引线上耦合形成噪声。
  
  ③整流二极管二次侧用作高频整流时,由于反向恢复时间的因素,往往正向电流蓄积的电荷在加上反向电压时不能立即消除(因载流子的存在,还有电流流过)。一旦这个反向.电流恢复时的斜率过大,流过线圈的电感就产生了尖峰电压,在变压器漏感和其他分布参数
  
  的影响下将产生较强的高颜干扰,其频率可达几十兆赫。
  
  ④电容、电感器和导线开关电源由于工作在较高频率,会使低频元件特性发生变化,由此产生噪声。
  
  2、开关电源外部干扰
  
  开关电源外部干扰可以以“共模"或“差模"方式存在。干扰类型可以从持续期很短的尖峰干扰到完全失电之间进行变化。其中也包括电压变化、频率变化、波形失真、持续噪声或杂波以及瞬变等,电源干扰的类型如下:
  
  ①跌落:雷击; 重载接通;电网电压低下;
  
  ②失电:恶劣的气候;变压器故障;其他原因的故障;
  
  ③频率偏移:发电机不稳定;区域性电网故障;
  
  ④电气噪声:雷达;无线电信号;转换器和逆变器;
  
  ⑤浪涌:突然减轻负载;变压器的抽头不恰当;
  
  ⑥谐波失真:整流;开关负载;开关型电源;调速驱动;
  
  ⑦瞬变:雷击;电源线负载设备切换;功率因素补偿电容切换。
  
  在这7种干扰中,能够通过电源进行传输并造成设备的破坏或影响其工作的主要是电快速瞬变脉冲群和浪涌冲击波,而静电放电等干扰只要电源设备本身不产生停振、输出电压跌落等现象,就不会造成因电源引起的对用电设备的影响。

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