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开关电源电磁干扰的分析与预防

中国开关电源门户网3月25日讯:现有的克制办法大多从清除搅扰源和受扰装备之间的耦合和辐射,切断电磁搅扰的流传门路起程,这确是克制搅扰的一种卓有成效的方式,但很少有人触及间接掌握搅扰源,清除搅扰,或进步受扰装备的抗扰才能,殊不知后者还有许多开展的空间。

序:改良办法的倡议

目前从电磁搅扰的流传门路起程来克制搅扰,已渐进成熟。咱们的视点要回到开关电源器件自身来。从多年的任务实际来看,在电路方面要注意以下几点:

印制板规划时,要将模仿电路区和数字电路区合理地离开,电源和地线独自引出,电源供给处聚集到一点;PCB布线时,高频数字信号线要用短线,重要信号线最好集中在PCB板中央,同时电源线尽可以远离高频数字信号线或用地线隔开。其次,可以依据耦合系数来布线,尽量增添搅扰耦合。

印制板的电源线和地线印制条尽可以宽,以减小线阻抗,从而减小公共阻抗引起的搅扰噪声。

器件多选用贴片元件和尽可以延长元件的引脚长度,以减小元件散布电感的影响。

在Vdd及Vcc电源端尽可以接近器件接入滤波电容,以延长开关电流的流通门路,如用10μF铝电解和01μF电容并联接在电源脚上。关于高速数字IC的电源端可以用钽电解电容替代铝电解电容,因为钽电解的对地阻抗比铝电解小得多。

论断发作开关电源电磁搅扰的因素还很多,克制电磁搅扰还有少量的任务。片面克制开关电源的各种噪声会使开关电源得到更普遍的运用。

一、开关电源电磁搅扰的发作气理

开关电源发作的搅扰,按噪声搅扰源品种来分,可分为尖峰搅扰谐和波搅扰两种;若按耦合通路来分,可分为传导搅扰和辐射搅扰两种。如今按噪声搅扰源来分手解释:

1、二极管的反向复原时光引起的搅扰

高频整流回路中的整流二极管正向导通时有较大的正向电流流过,在其受反偏电压而转向截止时,因为PN结中有较多的载流子积攒,因此在载流子消逝之前的一段时光里,电流会反向活动,致使载流子消逝的反向恢来电流急剧增添而发作很大的电流变更。

2、开关管任务时发作的谐波搅扰

功率开关管在导通时流过较大的脉冲电流。例如正激型、推挽型和桥式变换器的输出电流波形在阻性负载时近似为矩形波,其中含有丰硕的高次谐波重量。当采取零电流、零电压开关时,这种谐波搅扰将会很小。另外,功率开关管在截止时期,高频变压器绕组漏感引起的电流渐变,也会发作尖峰搅扰。

3、交换输出回路发作的搅扰

无工频变压器的开关电源输出端整流管在反向复原时期会引起高频衰减振荡发作搅扰。

开关电源发作的尖峰搅扰谐和波搅扰能量,通过开关电源的输出输出线流传进来而形成的搅扰称之为传导搅扰;而谐波和寄生振荡的能量,通过输出输出线流传时,都会在空间发作电场和磁场。这种通过电磁辐射发作的搅扰称为辐射搅扰。

4、其余起因

元器件的寄生参数,开关电源的原理图设计不够圆满,印刷线路板走线通常采取手工安排,具备很大的随便性,PCB的近场搅扰大,并且印刷板上器件的安装、搁置,以及方位的不合理都会形成EMI搅扰。

二、开关电源EMI的特征

作为任务于开关状况的能量转换安装,开关电源的电压、电流变更率很高,发作的搅扰强度较大;搅扰源重要集中在功率开关时期以及与之相连的散热器和高平变压器,相关于数字电路搅扰源的地位较为清晰;开关频率不高,重要的搅扰情势是传导搅扰和近场搅扰;而印刷线路板走线通常采取手工布线,具备更大的随便性,这增添了PCB散布参数的提取和近场搅扰预计的难度。

三、EMI测试技巧

目前诊断差模共模搅扰的三种方式:射频电流探头、差模克制网络、噪声分别网络。用射频电流探头是测量差模共模搅扰最简朴的方式,但测量后果与规范限值对比要经过较庞杂的换算。差模克制网络构造简朴,测量后果可间接与规范限值对比,但只能测量共模搅扰。噪声分别网络是最幻想的方式,但其症结部件变压器的制作请求很高。

四、目前克制搅扰的几种办法

形成电磁搅扰的三要素是搅扰源、流传门路和受扰装备。因此,克制电磁搅扰也应当从这三方面着手。首先应当克制搅扰源,间接清除搅扰起因;其次是清除搅扰源和受扰装备之间的耦合和辐射,切断电磁搅扰的流传门路;第三是进步受扰装备的抗扰才能,减低其对噪声的敏感度。目前克制搅扰的几种办法基础上都是用切断电磁搅扰源和受扰装备之间的耦合通道,它们确是卓有成效的方式。罕用的方式是屏蔽、接地和滤波。

采取屏蔽技巧可以有效地克制开关电源的电磁辐射搅扰。例如,功率开关管和输出二极管通常有较大的功率损耗,为了散热往往须要安装散热器或间接安装在电源底板上。器件安装时须要导热性能好的绝缘片进行绝缘,这就使器件与底板和散热器之间发作了散布电容,开关电源的底板是交换电源的地线,因此通过器件与底板之间的散布电容将电磁搅扰耦合到交换输出端发作共模搅扰,处理这个问题的方式是采取两层绝缘片之间夹一层屏蔽片,并把屏蔽片接到直流地上,割断了射频搅扰向输出电网流传的门路。为了克制开关电源发作的辐射,电磁搅扰对其余电子装备的影响,可完整遵照对磁场屏蔽的方式来加工屏蔽罩,而后将全部屏蔽罩与体系的机壳和地衔接为一体,就能对电磁场进行有效的屏蔽。电源某些局部与大地相连可以起到克制搅扰的作用。例如,静电屏蔽层接地可以克制变更电场的搅扰;电磁屏蔽用的导体准则上可以不接地,但不接地的屏蔽导体时常加强静电耦合而发作所谓“负静电屏蔽”效应,所以仍以接地为好,这样使电磁屏蔽能同时施展静电屏蔽的作用。电路的公共参考点与大地相连,可为信号回路供给稳固的参考电位。因此,体系中的平安掩护地线、屏蔽接地线和公共参考地线各自形成接地母线后,最终都与大地相连。

在电路体系设计中应遵照“一点接地”的准则,如果形成多点接地,会涌现闭合的接地环路,当磁力线穿过该回路时将发作磁感应噪声,实际上很难完成“一点接地”。因此,为下降接地阻抗,清除散布电容的影响而采取立体式或多点接地,运用一个导电立体作为参考地,须要接地的各局部就近接到该参考地上。为进一步减小接地回路的压降,可用旁路电

容增添返回电流的幅值。在低频和高频共存的电路体系中,应分手将低频电路、高频电路、功率电路的地线独自衔接后,再衔接到公共参考点上。

滤波是克制传导搅扰的一种很好的方式。例如,在电源输出端接上滤波器,可以克制开关电源发作并向电网反应的搅扰,也可以克制来自电网的噪声对电源自身的损害。在滤波电路中,还采取很多专用的滤波元件,如穿心电容器、三端电容器、铁氧体磁环,它们可以改良电路的滤波特征。恰外地设计或抉择滤波器,并准确地安装和运用滤波器,是抗搅扰技巧的重要组成局部。

EMI滤波技巧是一种克制尖脉冲搅扰的有效办法,可以滤除多种起因发作的传导搅扰。图3是一种由电容、电感组成的EMI滤波器,接在开关电源的输出端。电路中,C1、C5是高频旁路电容,用于滤除两输出电源线间的差模搅扰;L1与C2、C4;L2与C3、C4组成共模搅扰滤波环节,用于滤除电源线与地之间非对称的共模搅扰;L3、L4的首次级匝数相等、极性相反,交换电流在磁芯中发作的磁通相反,因此可有效地克制共模搅扰。测试标明,只有适中抉择元器件的参数,便可较好地克制开关电源发作的传导搅扰。

开关电源电磁干扰(EMI)抑制措施总结

摘要:开关电源的电磁干扰对电子设备的性能影响很大,因此,各种标准对抑制电源设备电磁干扰的要求已越来越高。对开关电源中电磁干扰的产生机理做了简要的描述,着重总结了几种近年提出的新的抑制电磁干扰的方法,并对其原理、应用做了简单介绍。 1 引言 随着电子设备的大量应用,电源在这些设备中的地位越来越重要,而开关变换器由于体积小、重量轻、效率高等特点,在电源中占的比重越来越大。开关电源大多工作在高频情况下,在开关器件的开关过程中,寄生元件(如寄生电容、寄生电感等)中能量的高频变化产生了大量的电磁干扰 ( ElectromagneticInterference , EMI )。 EMI 信号占有很宽的频率范围,又有一定的幅度,经过在电路、空间中的传导和辐射,污染了周围的电磁环境,影响了与其它电子设备的电磁兼容 ( ElectromagneticCompatibility )性。随着近年来各国对电子设备的电磁干扰和电磁兼容性能要求的不断提高,对电磁干扰以及新的抑制方法的研究已成为开关电源研究中的热点。 本文对电磁干扰产生、传播的机理进行了简要的介绍,重点总结了几种近年来提出的抑制开关电源电磁干扰产生及传播的新方法。 2 电磁干扰的产生和传播方式 开关电源中的电磁干扰分为传导干扰和辐射干扰两种。通常传导干扰比较好分析,可以将电路理论和数学知识结合起来,对电磁干扰中各种元器件的特性进行研究;但对辐射干扰而言,由于电路中存在不同干扰源的综合作用,又涉及到电磁场理论,分析起来比较困难。下面将对这两种干扰的机理作一简要的介绍。 2.1传导干扰的产生和传播 传导干扰可分为共模( CommonMode CM )干扰和差模( DifferentialMode DM )干扰。由于寄生参数的存在以及开关电源中开关器件的高频开通与关断,使得开关电源在其输入端(即交流电网侧)产生较大的共模干扰和差模干扰。 2.1.1 共模( CM )干扰 变换器工作在高频情况时,由于 dv/dt 很高,激发变压器线圈间、以及开关管与散热片间的寄生电容,从而产生了共模干扰。如图 1 所示,共模干扰电流从具有高 dv/dt 的开关管出发流经接地散热片和地线,再由高频 LISN 网络(由两个 50Ω电阻等效)流回输入线路。

开关电源高频电磁波干扰解析-EMI

转载+整理《开关电源高频电磁波干扰概论》解析(一) 第一节 这个是说EMI的传播过程,干扰源-干扰途径-接收器,就向传染病:传染源-传染途径-易感人群。 对于开关电源来说,最后一部分是不需要考虑的,干扰源也不能消灭,因为它也是开关电源之所以能工作的源头,但是可以通过软开关、加缓冲等方式来使干扰源的干扰小一些。控制干扰途径是降低开关电源EMI的重要一环,也是本讲义的重点讲解之处。 信号源波形产生的频谱

电压波形产生的频谱 周期信号的频谱是没有偶次谐波的,正负对称的波形产生的频率分量更少,像桥式电路。高数都忘光了,有兴趣的做一下FFT. 占空比和波形斜率的影响

占空比越大时,干扰的幅度也大一些,这个可由FFT的系数算出来。

波形的斜率对干扰的高频部分影响非常大。低频部分几乎没有影响。低频部分主要由波形的幅度和高电平部分的宽度决定的,但高频部分大幅度下降的转折点为1/(3.14*tr),所以tr越大时,转折点的频率越低,高频下降越大。 所以我们应该想到降低斜率的措施,缓冲电路。

第一节小结: 电压和电流波形都有很丰富的频率成分 超过200M时由于幅值已经很低,所以影响很小 波形影响低频部分 上升沿和下降沿影响高频部分 占空比对个频谱幅值有一点影响 第2节: 下以部分13-42页,介绍的内容比较杂,有传导和辐射的场地、设备的放置,Log的概念等。

重点说一下这个图,这个介绍的是干扰的耦合途径,左边为传导干扰,右边为辐射干扰。辐射分为远场和近场。一般用蝶型天线辐射测量只测量电场,而不是磁场,磁场是用大圆环来测量的,灯具常用。 电场除了直接辐射到天线外,还可能辐射到地面再反射到天线,天线接受到的是直射波和反射波的矢量合成,所以需要上下移动寻找最大合成量。除此以外,由于电磁波有极化,所以天线需要改变方向以检测最大值(一般只测试水平和垂直)。 LISN网络。

开关电源的干扰及其抑制

开关电源的干扰及其抑制 开关电源产生EMI的原因较多,其中由基本整流器产生的电流高次谐波干扰和功率转换电路产生的尖峰电压干扰是主要原因. 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,而变成一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. 功率转换电路:功率转换电路是开关稳压电源的核心,它产生的尖峰电压是一种有较大幅度的窄脉冲,其频带较宽且谐波比较丰富. 产生这种脉冲干扰的主要原因是: ①开关管: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时,大体上形成了矩形波,该波形含有许多高频成份.由于开关电源使用的元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,产生很大短路电流.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.但由于漏感地原因,会产生电磁感应噪声;同时,在高频状况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,变压器对外壳的分布电容形成另一条高频通路,而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:二次侧整流二极管用作高频整流时,要考虑反向恢复时间的因数.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频干扰,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,会使低频的元器件特性发生变化,由此产生噪声. 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,在电源干扰的几种干扰类型中,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. 开关电源干扰耦合途径:开关电源干扰耦合途径有两种方式:一种是传导耦合方式,另一种是辐射耦合方式. 1.传导耦合:传导耦合是骚扰源与敏感设备之间的主要耦合途径之一.传导耦合必须在骚扰源与敏感设备之间存在有完整的电路连接,电磁骚扰沿着这一连接电路从骚扰源传输电磁骚扰至敏感设备,产生电磁干扰.按其耦合方式可分为电路性耦合、电容性耦合和电感性耦合.在开关电源中,这三种耦合方式同时存在,互相联系.

开关电源中电磁干扰的产生及其抑制

开关电源中电磁干扰的产生及其抑制 摘要:电磁干扰对开关电源的效率和安全性及使用的影响日益成为人们关注的热点。本文分析了开关电源中电磁干扰产生的原因和传播的路径,并提出了抑制干扰的有效措施。 关键词:开关电源、电磁干扰、耦合通道、电磁屏蔽 1 引言 电磁兼容EMC是英文electro magnetic compatibility 的缩写。它包括两层含义,一是设备在工作中产生的电磁辐射必须限制在一定水平内,二是设备本身要有一定的抗干扰能力,它必须具备三个要素:干扰源、耦合通道、敏感体。给电子线路供电的开关电源对干扰的抑制对保证电子系统的正常稳定运行具有重要意义。本文通过分析开关电源中的干扰源和耦合通道,提出了抑制干扰的有效措施。并提出了开关电源中开关变压器的设计和制作方法。 2 开关电源中的干扰源和耦合通道 开关电源首先将工频交流电整流为直流电,然后经过开关管的控制变为高频,最后经过整流滤波电路输出,得到稳定的直流电压,因此,自身含有大量的谐波干扰。同时,由于变压器的漏感和输出二极管的反向恢复电流造成的尖峰,都会产生不同程度的电磁干扰。开关电源中的干扰源主要集中在电压、电流变化大(即dV/dt或dI/dt很大)的元器件上,尤其是开关管、输出二极管和高频变压器等。同时,杂散电容会将电网的噪声传导到电子系统的电源而对电子线路的工作产生干扰。 这里我们来分析一下几种干扰产生的原因及其耦合的路径。 2.1输入整流滤波电路产生的谐波干扰 开关电源输入端普遍采用桥式整流,电容滤波电路。由于整流二极管的非线性和滤波电容的储能作用,使得输入电流i成为一个时间很短、峰值很高的周期性尖峰电流,如图1所示。这种畸变的输入电流,它除了基波外,还含有丰富的高次谐波分量。

常见几种开关电源工作原理及电路图

一、开关式稳压电源的基本工作原理 开关式稳压电源接控制方式分为调宽式和调频式两种,在实际的应用中,调宽式使用得较多,在目前开发和使用的开关电源集成电路中,绝大多数也为脉宽调制型。因此下面就主要介绍调宽式开关稳压电源。 调宽式开关稳压电源的基本原理可参见下图。 对于单极性矩形脉冲来说,其直流平均电压Uo取决于矩形脉冲的宽度,脉冲越宽,其直流平均电压值就越高。直流平均电压U。可由公式计算, 即Uo=Um×T1/T 式中Um为矩形脉冲最大电压值;T为矩形脉冲周期;T1为矩形脉冲宽度。 从上式可以看出,当Um 与T 不变时,直流平均电压Uo 将与脉冲宽度T1 成正比。这样,只要我们设法使脉冲宽度随稳压电源输出电压的增高而变窄,就可以达到稳定电压的目的。 二、开关式稳压电源的原理电路 1、基本电路

图二开关电源基本电路框图 开关式稳压电源的基本电路框图如图二所示。 交流电压经整流电路及滤波电路整流滤波后,变成含有一定脉动成份的直流电压,该电压进人高频变换器被转换成所需电压值的方波,最后再将这个方波电压经整流滤波变为所需要的直流电压。 控制电路为一脉冲宽度调制器,它主要由取样器、比较器、振荡器、脉宽调制及基准电压等电路构成。这部分电路目前已集成化,制成了各种开关电源用集成电路。控制电路用来调整高频开关元件的开关时间比例,以达到稳定输出电压的目的。 2.单端反激式开关电源 单端反激式开关电源的典型电路如图三所示。电路中所谓的单端是指高频变换器的磁芯仅工作在磁滞回线的一侧。所谓的反激,是指当开关管VT1 导通时,高频变压器T初级绕组的感应电压为上正下负,整流二极管VD1处于截止状态,在初级绕组中储存能量。当开关管VT1截止时,变压器T初级绕组中存储的能量,通过次级绕组及VD1 整流和电容C滤波后向负载输出。

高频开关电源模块说明书

AC-DC4810/05系列高频开关电源模块 技术手册

目录 第一章概述。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。2 第二章产品性能命名方法。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。3 第三章主要特点。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。3 第四章操作规程及一般维护。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。3 第五章注意事项。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。4 第六章主要技术参数。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。4

AC-DC4810/05高频开关电源使用说明 一、概述 小型通讯设备广泛采用通讯标准48V/24V 电压等级,一般电流较小,但供电设备 亦要求管理功能完备,方便使用,具有后备供电功能。 AC-DC4810/05系列一体化电源模块及电源柜即是针对此产品设计而成,其中一体化电源内部设有如下部分,交流/直流整流器电源,充电管理电路,放电保护电路,3-5个分路负载管理单元,电池接口,总输出接口,分路负载接口,系统原理图如下: -OUT 5A -OUT1 3A -OUT2 2A -OUT3 1A -OUT4 1A 系统工作原理如下:当有市电工作时,整流器电源利用市电交流220V ,变换成直 流电源输出,一方面向负载提供供电电流,另一方面由充电管理单元向电池提供充电,电池容量可选12AH ,24AH ,38AH ,50AH ,其中充电管理单元设有降压限流充电管理电路,恒压浮充管理电路,保证电池能够快速可靠地完成充电功能。 当市电停电后,系统会由电池通过放电保护单元不间断的向负载连续提供供电,供电时间由选取电池容量及设备此时工作电流决定。 负载用电池容量 12AH 24AH 38AH 设备用电:3A 3小时 6小时 10小时 设备用电:5A 2.4小时 3.6小时 6小时 在电池放电时间较长时,电池继续放电可能导致过放电,故电源内设有电池过放 电保护电路,当发生过放电时,切断电池与输出之间的连线通路,不再向外输出,等待市电来电。 电源直流输出一般采用通讯负电源标示方法,即GND ,-OUT 。并且为方便用户使用,设有一个主输出,4个分路输出。各输出分路并设有负载分配管理单元,当负载大于额定电流2倍以上时,负载分配管理单元会停止向此负载输出其他分路功能正常工作,当负载恢复到正常额定值内时,该分路会继续提供输出。 市电 整流器电源 供电 充电管理单元 电池 放电保护单元 分路负载管理单元 分路负载管理单元 分路负载管理单元 分路负载管理单元

刍议如何控制开关电源电磁干扰

刍议如何控制开关电源电磁干扰 摘要:通信开关电源是通信系统中的一种主要的干扰源之一,由于它本身工作特点使得电磁干扰问题相当突出,从通信电源电磁干扰的机理着手,分别论述了有源滤波技术、pcb设计技术、扩频调制技术等来抑制电磁干扰,改善了开关电源电磁兼容的性能,为工程设计人员提供了理论参考。 关键词:开关电源;电磁干扰;抑制措施 abstract: communication switching power supply is the major source of interference in a communication system, due to its own features make the issue of electromagnetic interference are quite prominent, and the mechanism of electromagnetic interference from the communication power to proceed, discusses active filtering technology, pcb design technology, spread spectrum modulation techniques such as electromagnetic interference suppression, improved the performance of the switching power supply electromagnetic compatibility, provide a theoretical reference for the engineering staff.keywords: switching power supply; electromagnetic interference; suppression measures 中图分类号:o552.4+24文献标识码:a 1 通信开关电源的干扰 通信开关电源要稳定工作就要有很强的抗电磁干扰能力,对于

电梯检验中电磁干扰的分析及预防措施正式版

In the schedule of the activity, the time and the progress of the completion of the project content are described in detail to make the progress consistent with the plan.电梯检验中电磁干扰的分析及预防措施正式版

电梯检验中电磁干扰的分析及预防措 施正式版 下载提示:此解决方案资料适用于工作或活动的进度安排中,详细说明各阶段的时间和项目内容完成的进度,而完成上述需要实施方案的人员对整体有全方位的认识和评估能力,尽力让实施的时间进度与方案所计划的时间吻合。文档可以直接使用,也可根据实际需要修订后使用。 随着电梯的广泛应用,电梯的安全运行也日益成为相关单位所关注的重点。电梯的控制系统是电梯运行的核心,但是控制系统很容易受到电磁干扰的影响而发生故障或是事故,所以必须要对电梯采取措施以消除所受到的电磁干扰。 电梯的控制系统采用变频器等电力电子器件,尤其是高频开关器件的应用,这些电力电子装置在工作时,因为其电压和电流的波形都是在非常短的时间内上升和下降的,这些具有陡变沿的脉冲信号会产生很强的电磁干扰。电力电子装置的高频

化和在容量化不仅导致器件所承受到的电应力增加和开关损耗增加,而且会产生难以抑制的宽带电磁干扰,威胁到电梯安全运行本身及至与其相关的其他电子设备的正常工作。 电梯控制系统中的电磁干扰 当前的电梯控制系统通常都是采用调压调频控制,具有运行性能好、节约能源,调速性能好的优点。归纳起来通常有以下4种情况的电磁干扰: (1)工频谐波干扰。变频器的功能是将工频电流通过整流电路转换成直流电流,然后通过逆变电路,把整流后的直流电逆变为频率和电压可变的交流电。由于变频器中大量使用了三极管、智能模块等

形成开关电源电磁干扰的三要素及解决方案

形成开关电源电磁干扰的三要素及解决方案 深圳市森树强电子科技有限公司 形成开关电源电磁干扰的三要素是干扰源、传播途径和受扰设备 首先应该抑制开关电源干扰源,直接消除干扰原因; 其次是消除干扰源和受扰设备之间的耦合和辐射,切断电磁干扰的传播途径; 第三是提高受扰设备的抗扰能力,减低其对噪声的敏感度。 目前抑制干扰的几种措施基本上都是用切断电磁干扰源和受扰设备之间的耦合通道,它们确是行之有效的办法。常用的方法是屏蔽、接地和滤波。 采用屏蔽技术可以有效地抑制开关电源的电磁辐射干扰。例如,功率开关管和输出二极管通常有较大的功率损耗,为了散热往往需要安装散热器或直接安装在电源底 板上。器件安装时需要导热性能好的绝缘片进行绝缘,这就使器件与底板和散热器之 间产生了分布电容,开关电源的底板是交流电源的地线,因而通过器件与底板之间的 分布电容将电磁干扰耦合到交流输入端产生共模干扰,解决这个问题的办法是采用两 层绝缘片之间夹一层屏蔽片,并把屏蔽片接到直流地上,割断了射频干扰向输入电网 传播的途径。为了抑制开关电源产生的辐射,电磁干扰对其他电子设备的影响,可完 全按照对磁场屏蔽的方法来加工屏蔽罩,然后将整个屏蔽罩与系统的机壳和地连接为 一体,就能对电磁场进行有效的屏蔽。电源某些部分与大地相连可以起到抑制干扰的 作用。例如,静电屏蔽层接地可以抑制变化电场的干扰;电磁屏蔽用的导体原则上可 以不接地,但不接地的屏蔽导体时常增强静电耦合而产生所谓“负静电屏蔽”效应, 所以仍以接地为好,这样使电磁屏蔽能同时发挥静电屏蔽的作用。电路的公共参考点 与大地相连,可为信号回路提供稳定的参考电位。因此,系统中的安全保护地线、屏 蔽接地线和公共参考地线各自形成接地母线后,最终都与大地相连。 在电路系统设计中应遵循“一点接地”的原则,如果形成多点接地,会出现闭合的接地环路,当磁力线穿过该回路时将产生磁感应噪声,实际上很难实现“一点接地”。因此,为降低接地阻抗,消除分布电容的影响而采取平面式或多点接地,利用一个导 电平面(底板或多层印制板电路的导电平面层等)作为参考地,需要接地的各部分就近 接到该参考地上。为进一步减小接地回路的压降,可用旁路电容减少返回电流的幅值。

高频开关电源的干扰及抑制

网络教育学院《电源技术》课程设计 题目:高频开关电源的干扰及抑制 学习中心: 层次: 专业: 年级: 学号: 学生:程剑 指导教师: 完成日期:年月日

目录 设计简介及要求 (1) 1 高频开关电源的干扰原理分析 (1) 1.1 高频开关电源工作原理 (1) 1.2 高频开关电源干扰的来源 (2) 1.3 高频开关电源干扰的存在形式及危害 (2) 2 高频开关电源干扰的抑制技术 (2) 2.1 滤波技术 (2) 2.2 屏蔽技术 (3) 2.3 软开关技术 (3) 2.4 扩频调制技术 (3) 2.5 PCB 设计技术 (3) 2.6 接地技术 (3) 3 高频开关电源及滤波器设计 (3) 3.1 高频开关电源设计要求 (3) 3.2 高频开关电源设计方案 (3) 3.3 电源滤波器设计 (3) 3.3.1 EMI滤波器的基本形式 (4) 3.3.2 EMI滤波器的设计原则 (4) 3 总结 (4)

设计简介及要求 现代社会中,人类生活的各个方面都离不开电子设备的发展。电子设备大多数都依赖于开关电源来提供稳定的电力供应。开关电源以其高效率、低损耗、小体积等特点,近年来快速发展,在通信设备、医疗设备以及信息处理设备等不同领域中广泛应用,取得了巨大成就。由于开关电源工作在高频开关状态,内部会产生很高的电流、电压变化率(即高dv/dt和di/dt),导致开关电源产生较强的电磁干扰(EMI)。在有限的空间及频谱资源条件下,随着电子设备密集程度不断增加,空间的电磁环境越来越复杂。为了适应对电子产品电磁兼容性能指标的高要求,需要对电磁兼容采取重视;同时,要研究开发电磁兼容新技术,采取有效的防护措施。所以,对于开关电源来说,电磁兼容问题的研究是十分必要的。EMI信号既具有很宽的频率范围,又有一定的幅度,它不仅对电网造成污染,直接影响到其他用电设备的正常工作,而且作为辐射干扰闯人空间,对空间也造成电磁污染。目前,抑制开关电源的EMI提高开关电源的质量使之符合EMC标准已成为开关电源设计者越来越关注的问题。 本次设计就此问题展开分析,主要要求有以下几点: (1)围绕开关电源的工作原理,分析开关电源工作过程中产生电磁干扰的原因及抑制措施。 (2)介绍开关电源的基本原理、干扰来源及抑制措施。 (3)分析开关电源产生电磁辐射干扰的原因及造成的危害。 (4)论述开关电源电磁干扰的抑制方法。 1 高频开关电源的干扰原理分析 由于开关电源具有效率高、容易实现小型化的优点,所以目前被广泛应用在电子设备中。但是开关电源本身就是噪声源,在工作时会产生干扰,这就需要采取措施对其产生的噪声进行抑制。目前开关电源的体积不断追求小型化,开关频率也随之提高,导致噪声不断增加。要保证开关电源设备的正常工作,就需要对噪声的抑制加以重视。 1.1 高频开关电源工作原理 开关电源将市电直接整流滤波成为直流高压,然后通过逆变器转换成低压的高频交流电压,再经过二次整流和滤波变成所需要的直流低电压。考虑到目前大量应用的开关电源都是采取AC/DC-DC/DC级联的形式,因此,图1所示的开关电源结构具有较强的代表性。

开关电源EMI形成原因及常用抑制方法

开关电源EMI形成原因及常用抑制方法 近年来,开关电源以其效率高、体积小、输出稳定性好的优点而迅速发展起来。但是,由于开关电源工作过程中的高频率、高di/dt和高dv/dt使得电磁干扰问题非常突出。国内已经以新的3C认证取代了CCIB和CCEE认证,使得对开关电源在电磁兼容方面的要求更加详细和严格。如今,如何降低甚至消除开关电源的EMI问题已经成为全球开关电源设计师以及电磁兼容(EMC)设计师非常关注的问题。本文讨论了开关电源电磁干扰形成的原因以及常用的EMI抑制方法。 1开关电源的干扰源分析 开关电源产生电磁干扰最根本的原因,就是其在工作过程中产生的高di/dt和高 dv/dt,它们产生的浪涌电流和尖峰电压形成了干扰源。工频整流滤波使用的大电容充电放电、开关管高频工作时的电压切换、输出整流二极管的反向恢复电流都是这类干扰源。开关电源中的电压电流波形大多为接近矩形的周期波,比如开关管的驱动波形、MOSFET漏源波形等。对于矩形波,周期的倒数决定了波形的基波频率;两倍脉冲边缘上升时间或下降时间的倒数决定了这些边缘引起的频率分量的频率值,典型的值在MHz范围,而它的谐波频率就更高了。这些高频信号都对开关电源基本信号,尤其是控制电路的信号造成干扰。 开关电源的电磁噪声从噪声源来说可以分为两大类。一类是外部噪声,例如,通过电网传输过来的共模和差模噪声、外部电磁辐射对开关电源控制电路的干扰等。另一类是开关电源自身产生的电磁噪声,如开关管和整流管的电流尖峰产生的谐波及电磁辐射干扰。 如图1所示,电网中含有的共模和差模噪声对开关电源产生干扰,开关电源在受到电磁干扰的同时也对电网其他设备以及负载产生电磁干扰(如图中的返回噪声、输出噪声和辐射干扰)。进行开关电源EMI/EMC设计时一方面要防止开关电源对电网和附近的电子设备产生干扰,另一方面要加强开关电源本身对电磁骚扰环境的适应能力。下面具体分析开关电源噪声产生的原因和途径。 图1开关电源噪声类型图 1.1电源线引入的电磁噪声 电源线噪声是电网中各种用电设备产生的电磁骚扰沿着电源线传播所造成的。电源线噪声分为两大类:共模干扰、差模干扰。共模干扰(Common-modeInterference)定义为任何载流导体与参考地之间的不希望有的电位差;差模干扰(Differential-

浅谈电磁辐射的防护技术与措施

浅谈电磁辐射的防护技术与措施 摘要:电磁辐射对人体具有不同程度的危害,本文阐述了电磁辐射的防护技术、设备和措施。 关键词:电磁辐射防护技术措施 电磁辐射又称电子烟雾,是一种复合的电磁波,以相互垂直的电场和磁场随时间的变化而传递能量。人体生命活动包含一系列的生物电活动,这些生物电对环境的电磁波非常敏感,因此,电磁辐射可以对人体造成影响和损害,如头晕、失眠、健忘等,严重者甚至导致心血管疾病、糖尿病、癌突变等,同时,还会影响通讯信号、破坏建筑物和电器设备以及植物的生存等,必须采取措施进行防护。 电磁辐射防护的出发点就是要减低电磁辐射对人们的正常生活的影响,更重要的是,要减少其对人们身体健康的危害。 一、电磁辐射的防护技术 屏蔽防护技术 屏蔽防护技术的目的是采用一定的技术手段,将电磁辐射的作用和影响限制在指定的空间之内,屏蔽防护技术是目前使用最为广泛的电磁辐射防护技术。 电磁辐射的屏蔽防护技术须采用合适的屏蔽材料,一般认为,铜、铝等金属材料宜用作屏蔽体以隔离磁场和屏蔽电场。专家的研究表明,铝箔纸及铝箔纸加太空棉对高频电磁场的电场分量和磁场分量之屏蔽效果十分显著。 吸收防护技术 吸收防护技术是将根据匹配原理与谐振原理制造的吸收材料,置于电磁场中,用以吸收电磁波的能量并转化为热能或者其他能量,从而达到防护目的的技术。采用吸收材料对高频段的电磁辐射,特别是微波辐射与泄露抑制,效果良好。 接地防护技术 接地防护技术的作用就是将在屏蔽体内由于应生成的射频电流迅速导入大地,使屏蔽体本身不致再成为射频的二次辐射源,从而保证屏蔽作用的高效率。射频防护接地情况的好坏,直接关系到防护效果。射频接地的技术要求有:①射频接地电阻要最小;②接地极一般埋设在接地井内;③接地线与接地极以用铜材为好;④接地极的环境条件要适当。

开关电源的抗干扰解决方法

开关电源的抗干扰解决方法 EMI干扰源对开关电源干扰的解决方案一般来说,来自外界辐射,雷击、或电网的抖动、等对电源开关的相关组成器件如整流二极管,高频变压器,功率开关管等外部环境的干扰是开关电源的EMI干扰源的主要体现。首先:介绍辐射干扰的传输通道 (1)在开关电源中,能构成辐射干扰源的元器件和导线均可以被假设为天线,从而利用电偶极子和磁偶极子理论进行分析;二极管、电容、功率开关管可以假设为电偶极子,电感线圈可以假设为磁偶极子; (2)没有屏蔽体时,电偶极子、磁偶极子,产生的电磁波传输通道为空气(可以假设为自由空间); (3)有屏蔽体时,考虑屏蔽体的缝隙和孔洞,按照泄漏场的数学模型进行分析处理。其次:是传导干扰的传输通道 (1)容性耦合 (2)感性耦合 (3)电阻耦合 a.公共电源内阻产生的电阻传导耦合 b.公共地线阻抗产生的电阻传导耦合 c.公共线路阻抗产生的电阻传导耦合 以下是EMI干扰源相关的抑制方案: 1.高频变压器的屏蔽 为防止高频变压器的漏磁对周围电路产生干扰,可采用屏蔽带来屏蔽高频变压器的漏磁场。屏蔽带一般由铜箔制作,绕在变压器外部一周,并进行接地,屏蔽带相对于漏磁场来说是一个短路环,从而抑制漏磁场更大范围的泄漏。 高频变压器,磁心之间和绕组之间会发生相对位移,从而导致高频变压器在工作中产生噪声(啸叫、振动)。涡街流量计为防止该噪声,需要对变压器采取加固措施: (1)用环氧树脂将磁心(例如EE、EI磁心)的三个接触面进行粘接,抑制相对位移的产生; (2)用“玻璃珠”(Glass beads)胶合剂粘结磁心,效果更好。 分开来讲开关电源EMI抑制有9大措施: (1)合理的PCB设计

开关电源EMC经验谈

隔离式DC/DC 变换器的电磁兼容设计 李建泉 (株洲时代集团公司,株洲, 412007) 摘 要: 文章详细分析了隔离式DC/DC 变换器产生电磁噪声干扰的机理,提出了在DC/DC 变换器主电路及控制电路设计时所采取的电磁兼容措施。 关键词:隔离式DC/DC 变换器、电磁兼容性、电磁干扰、电磁敏感度 随着电力电子技术的发展,开关电源模块因其相对体积小、效率高、工作可靠等优点开始取代传统整流电源而被广泛应用到社会的各个领域。但由于开关电源工作频率高,内部产生很快的电流、电压变化,即dv/dt 和di/dt ,导致开关电源模块将产生较强的谐波干扰和尖峰干扰,并通过传导、辐射和串扰等耦合途径影响自身电路及其它电子系统的正常工作,当然其本身也会受到其它电子设备电磁干扰的影响。这就是所讨论的电磁兼容性问题,也是关于开关电源电磁兼容的电磁骚扰EMD 与电磁敏感度EMS 设计问题。由于国家开始对部分电子产品强制实行3C 认证,因此一个电子设备能否满足电磁兼容标准,将关系到这一产品能否在市场上销售,所以进行开关电源的电磁兼容性研究显得非常重要。 电磁兼容学是一门综合性学科,它涉及的理论包括数学、电磁场理论、天线与电波传播、电路理论、信号分析、通讯理论、材料科学、生物医学等。 进行开关电源的电磁兼容性设计时,首先进行一个系统设计,明确以下几点: 1. 明确系统要满足的电磁兼容标准; 2. 确定系统内的关键电路部分,包括强干扰源电路、高度敏感电路; 3. 明确电源设备工作环境中的电磁干扰源及敏感设备; 4. 确定对电源设备所要采取的电磁兼容性措施。 一:DC/DC 变换器内部噪声干扰源分析 1.二极管的反向恢复引起噪声干扰 在开关电源中常使用工频整流二极管、高频整流二极管、续流二极管等,由于这些二极管都工作在开关状态,如图所示,在二极管由阻断状态到导通工作过程中,将产生一个很高的电压尖峰V FP ;在二极管由导通状态到阻断工作过程 中,存在一个反向恢复时间t rr ,在反向恢复过程中,由于二极管封装电感及引 线电感的存在,将产生一个反向电压尖峰V RP ,由于少子的存储与复合效应,会 U a) I RP 二极管反向恢复时电流电压波形 二极管正向导通电流电压波形

高频高压电源的电磁兼容设计方法综述

收稿日期: 2011-03-02基金项目:电力系统及发电设备控制和仿真国家重点实验室开放课题资助项目(SKLD09KM15) 作者简介:刘坤(1983—),男,山东省人,工学硕士,主要研究方向为电力电子及其应用、高频高压电源等。 高频高压电源的电磁兼容设计方法综述 刘 坤,高迎慧,严 萍 (中国科学院电工研究所,北京100190) 摘要:高频高压电源的广泛应用使其稳定性和可靠性的要求不断提高,解决高频高压电源的电磁兼容问题成为新的研究热点。根据高频高压充电电源的特点, 结合电磁兼容设计的基本理论,归纳了近年来对于高频高压电源电磁兼容问题的研究情况,从抑制干扰源、切断传播途径、保护敏感设备三个方面总结了一系列有效的抑制电磁干扰的方法,并为今后高频高压电源的电磁兼容设计提供了研究方向。关键词:高频高压电源;电磁兼容;电磁干扰抑制中图分类号: TM 51文献标识码: A 文章编号: 1002-087X(2011)10-1325-04Electromagnetic compatibility design methods of high-frequency and high-voltage power supply LIU Kun,GAO Ying-hui,YAN Ping (Institute of Electrical Engineering,Chinese Academy of Sciences,Beijing 100190,China) Abstract:As the extensive use of high-frequency and high-voltage power supply (HHPS),it is required to be more stable and reliable. Solving the electromagnetic compatibility (EMC) of HHPS becomes the new study focus. Combining with the feature of HHPS and the base theory of EMC,the recent studying conditions on the EMC of HHPS was concluded, and the series effective methods were summarized to reduce the electromagnetic interference (EMI)on three aspects,which restrained the interference sources,cut off the route transmissions and protected the sensitive equipments.The studying direction of the EMC design of HHPS was also provided. Key words:high-frequency and high-voltage power supply;electromagnetic compatibility;reduce the electro-magnetic interference 20世纪90年代后,随着高频开关器件的陆续出现,高频高压充电电源也逐渐成为高压领域的研究热点。高频高压充电电源在体积、 质量、造价、效率和控制灵活性等方面具有明显优势,因此也得到广泛应用。但是,由于工作频率的提高,以及高频开关器件的使用,这种充电电源的电磁干扰带来的问题也随之突显,如何对高频高压充电电源进行可靠的电磁兼容设计成为一项新的研究课题。 1高频高压电源与电磁兼容 电磁兼容设计的目的是使所设计的电子设备或系统在预期的电磁环境中实现电磁兼容,即要求设备或系统在其电磁环境下能正常工作,并且不对该环境中任何事物构成不能承受的电磁干扰的能力。其中电磁干扰指任何可能引起装置、设备或系统性能降低,或对有生命及无生命物质产生损害作用的电磁现象。由电磁干扰源发射的电磁能量,经过耦合途径传输到敏感设备的过程称为电磁干扰效应,形成电磁干扰 后果必须具备电磁干扰源、耦合途径和敏感设备三个基本要素[1]。 图1是一个典型的高频高压充电电源系统结构图。图中表明,该系统已经具备了形成电磁干扰的三个基本要素,使高频高压充电系统所处的电磁环境极易受到系统本身及外界的电磁干扰。 首先,该系统中充电电源本身就是一个电磁干扰源,其中的开关器件及高频变压器在工作过程中都会发射巨大的电磁能量,产生电磁干扰。对于开关器件的电磁干扰研究早在上世纪90年代就已有纪录,文献[2-5]分别分析了晶闸管、IGBT 、MOSFET 等开关器件所产生的电磁干扰现象。另外,文献[6-7]对高频变压器以及谐振电路所产生的电磁干扰及抑制方 图1高频高压充电电源系统结构图

抑制开关电源电磁干扰的措施

抑制开关电源电磁干扰的措施 开关电源存在着共模干扰和差模干扰两种电磁干扰形式。根据上篇分析的电磁干扰源,结合它们的耦合途径,可以从EMI滤波器、吸收电路、接地和屏蔽等几个方面来抑制干扰,把电磁干扰衰 减到允许限度之内。 1.交流输入EMI滤波器 滤波是一种抑制传导干扰的方法,在电源输入端接上滤波器 可以抑制来自电网的噪声对电源本身的侵害,也可以抑制由开关电 源产生并向电网反馈的干扰。电源滤波器作为抑制电源线传导干扰的重要单元,在设备或系统的电磁兼容设计中具有极其重要的作用。电源进线端通常采用如图1所示的EMI滤波器电路。该电路可以有效地抑制交流电源输入端的低频差模骚扰和高频段共模骚扰。在电路中,跨接在电源两端的差模电容Cxi、Cx2 (亦称X电容)用于滤除差模干扰信号,一般采用陶瓷电容器或聚脂薄膜电容器,电容值通常取0.1~ 0. 47F。而中间连线接地的共模电容Cy1和Cy2(亦称丫电容)则用来短路共模噪声电流,取值范围通常为C仁C2# 2

200 pF。抑制电感L1、L2通常取100~ 130H,共模扼流圈L是由两股等同并且按同方向绕制在一个磁芯上的线圈组成,通常要求其 电感量L#15~ 25 mH。当负载电流渡过共模扼流圈时,串联在火线 上的线圈所产生的磁力线和串联在零线上线圈所产生的磁力线方向相反,它们在磁芯中相互抵消。因此,即使在大负载电流的情况下,磁芯也不会饱和。而对于共模干扰电流,两个线圈产生的磁场是同 方向的,会呈现较大电感,从而起到衰减共模干扰信号的作用。 2.利用吸收电路 开关电源产生EMI的主要原因是电压和电流的急剧变化,因而需要尽可能地降低电路中电压和电流的变化率( du/ dt 和di/ dt)。采取吸收电路能够抑制EMI,其基本原理就是在开关关断时为其提供旁路,吸收积蓄在寄生分布参数中的能量,从而抑制干 扰的发生。可以在开关管两端并联如图2( a)所示的RC吸收电路,开关管或二极管在开通和关断过程中,管中产生的反向尖峰电流和 尖峰电压,可以通过缓冲的方法予以克服。缓冲吸收电路可以减少

浅谈电子设备的电磁干扰与防护

浅谈电子设备的电磁干扰与防护措施 摘要:本文从电子产品的各种电磁干扰、馈线地线干扰及静电几个方面进行分析讨论,进而得出如何对电子产品进行电磁干扰的屏蔽、抑制等防护措施。从而保证电子产品正常地工作。 关键词:电磁干扰危害屏蔽抑制防护 引言 电子设备工作时,常会受到来自各种因素的电磁干扰。这样就使得电磁干扰日趋严重,而由此带来了电磁干扰的防护问题也变的尤其重要。 一、电子产品电磁干扰分类及危害 在电子产品的外部和内部存在着各种电磁干扰。外部干扰是指除电子产品所要接收的信号以外的外部电磁波对产品的影响。干扰会影响或破坏产品的正常工作。它带来的危害很多,比如:破坏无线电通信的正常工作,影响电声和电视系统。如在许多大型机场,由于手机发射台等大功率电磁信号的干扰,而影响飞机的正常起降等。为了保证电子产品正常地工作,就需要防止来自产品外部和内部的各种电磁干扰。 那么抑制电磁干扰的措施就是:屏蔽。屏蔽就是用导电或导磁材料制成的用以抑制电场、磁场及电磁场干扰的盒、壳、板和栅、管等称为屏蔽。屏蔽可分为:电屏蔽、磁屏蔽、电磁屏蔽。 二、电场的屏蔽 电场的屏蔽是为了抑制寄生电容耦合(电场耦合),隔离静电或电场干扰。寄生电容耦合:由于产品内的各种元件和导线都具有一定电位,高电位导线相对的低电位导线有电场存在,也即两导线之间形成了寄生电容耦合。通常把造成影响的高电位叫感应源,而被影响的低电 位叫受感器。实际上凡是能幅射电磁能量并影响其它电路工作的都称为感应源(或干扰源),而受到外界电磁干扰的电路都称为受感器。电场屏蔽的最简单的方法,就是在感应源与受感器之间加一块接地良好的金属板,就可以把感应源与受感器之间的寄生电容短接到地,达到屏蔽的目的。 三、磁场的屏蔽 磁场的屏蔽主要是为了抑制寄生电感耦合(也叫磁耦合)。磁场屏蔽随着工作频率不同所采用的磁屏蔽材料和磁屏蔽原理也不同。恒定磁场和低频磁场的屏蔽。对于恒定磁场和低频(低于100kHZ)磁场采用导磁率高的铁磁性材料做屏蔽物。其原理是利用铁磁材料的高导磁率对干扰磁场进行分路。四、电磁场的屏蔽 除了静电场和恒定磁场外,电场和磁场总是同时出现的。电磁场的屏蔽就是对高频交变电磁场的屏蔽。从上面电场屏蔽和高频磁场屏蔽的讨论中可以看出,只要将高频磁场的屏蔽物良好地接地,就能同时达到电场屏蔽的要求,即达到电场和磁场同时屏蔽的目的。使用导电良好的屏蔽材料,如铝板、铜板、铜箔或在塑料上镀镍或铜,利用它们对干扰电磁波的反射、吸收和多次反射作用,衰减干扰电磁场的能量,达到屏蔽效果。 五、屏蔽的结构形式与安装 1.线圈的屏蔽,圈屏蔽罩的结构。线圈屏蔽罩的结构既要满足屏蔽要求,又要尽量减小对线圈参数的影响,并且还应在允许的体积范围之内。为了使屏蔽线圈的品质因数下降不超过10%,电感量减小不超过15-20%,圆形屏蔽罩的直径和高度应足够大。在同样的空间位置上安装方形屏蔽罩的效果比圆形的为好。屏蔽罩上缝隙、切口的方向,必须注意不切断涡流的方向,最好是避免有缝隙和切口。 2.变压器的屏蔽。(1)变压器的屏蔽结构。因为铁芯起着集中磁通的作用,所以变压器的铁芯本身就是一个磁屏蔽物。若要进一步减小漏磁通的影响,则应采取屏蔽措施。(2)电源变压器。电子产品常用交流市电供电,由于电源变压器的初、次级绕组之间存在着寄生电容,因此其它产品在供电电网中产生高频感应电压,就会通过此寄生电容而带进本产品中来产生干扰。为了抑制寄生耦合,往往在初、次级绕组之间垫上一层接地的铜箔作静电屏蔽。但是,此铜箔不应阻碍磁场耦合。因此,铜箔本身不能短路。(3)变压器的安装。①变压器远离放大器。②电源变压器的线圈轴线应与底座垂直放置。③在安装变压器时,不要让硅钢片紧贴底座,应该用非导磁材料将变压器铁芯与底座隔开,以减少铁芯内的

开关电源的内部干扰与外部干扰

开关电源的内外部干扰 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。两者都涉及到人为因素和自然因素。 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。 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,而变成一直流分量和一系列频率不同的谐波分量,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。 功率变换电路:功率变换电路是开关稳压电源的核心,它产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份;同时,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,在高频状况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一条高频通路,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)整流二极管二次侧整流二极管用作高频整流时,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频干扰,其频率可达几十MHz。 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。 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。 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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