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開關電源電磁兼容設計(jì)經驗談

更新(xīn)時間:2022-03-29      點擊次數:1934

隨著(zhe)電力電子技術的發展,開關電源模塊因其相對(duì)體積小、效率高、工作可靠(kào)等優點開始取代傳統整(zhěng)流電源而被廣泛應用到社會的各個領域。但由(yóu)於開(kāi)關電源工作頻率高,內部產生很快的電流、電(diàn)壓變化,即dv/dt和(hé)di/dt,導致開(kāi)關電源模塊將(jiāng)產生較強的(de)諧波幹擾(rǎo)和尖峰幹擾,並通過傳導、輻射和串擾等耦合途(tú)徑影響自身電路及其它電子係統的正常工作,當然其本身也會受到其它電子設備電磁幹(gàn)擾的影響。這就是所(suǒ)討論(lùn)的(de)電磁兼容性問題,也是關(guān)於開關電源電磁兼容的(de)電磁騷擾EMD與電磁敏感度EMS設計問題。由於國家開始對部分電子產品(pǐn)強製實行3C認證,因此一個電(diàn)子設備能否滿足電磁兼容標準,將(jiāng)關係到這一產品能否在市(shì)場上銷售,所以進行開關電源的電磁兼容性(xìng)研究顯得非常重要

電磁兼容學是一門綜合性學科,它涉及(jí)的理(lǐ)論包(bāo)括數學、電磁場理論、天線與電波傳播、電路(lù)理(lǐ)論、信號分(fèn)析、通訊(xùn)理論、材料科學、生物醫學等。
進行開關(guān)電源的電磁兼容性設計時,首先(xiān)進行一個(gè)係統設計,明確以下幾點:
1. 明確係統要滿足的(de)電磁兼容標(biāo)準(zhǔn);
2. 確定係統內的關鍵電(diàn)路部分,包括強幹擾源電路、高度敏感電路;
3. 明確電(diàn)源設備工作環(huán)境中的電磁幹擾源及敏感設備;
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(qì)內部噪(zào)聲幹擾源分析
1.二極管的反向恢複引起噪聲(shēng)幹擾(rǎo)
在開關電(diàn)源中常使用工頻整流二極管、高頻整流二極管、續(xù)流(liú)二極管等(děng),由於(yú)這些二極管都工作在開關狀態,如圖所示,在二極(jí)管由阻斷狀態(tài)到導通工作過程中,將產生一(yī)個很高的電壓尖峰VFP;在(zài)二極管(guǎn)由導通狀態到阻斷工作過(guò)程中,存在一個(gè)反向恢複時(shí)間trr,在(zài)反向恢複(fù)過程中,由於二極(jí)管(guǎn)封裝電感及引(yǐn)線電感的存在,將產生一個(gè)反(fǎn)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,這種快(kuài)速的電流、電壓突變是電磁幹擾產生的根源。
圖片
電流(liú)電(diàn)壓波形圖
二極管反向恢複時電流電壓波形 二極管正(zhèng)向導通電(diàn)流電壓波形
2.開關管開關(guān)動作時產生電磁幹擾
二極(jí)管反(fǎn)向恢複時電(diàn)流電(diàn)壓波形(xíng) 二極管正向導通電流電壓波形(xíng)
在正激式、推挽式、橋(qiáo)式變換器中,流過開關管的電流波形在阻性負載時近似(sì)矩形波,含有豐富的高頻成分,這些高頻諧波(bō)會產生很強的電磁幹擾,在反激變換器中,流過開關管的電流波形(xíng)在阻性負載時近似三角波,高次諧波成分相對(duì)較少。開關管在開(kāi)通時,由於開關時間很短以及逆變回路(lù)中引線電感的(de)存在,將產生很大的dV/dt突變和很高的尖峰(fēng)電壓,在開關管的關(guān)斷時,由於關斷時間(jiān)很短,將產生很大的di/dt突變和很高的電流尖峰,這些電流、電壓突變將產生很強的(de)電磁幹(gàn)擾。
3.電感、變壓器等磁性元件引起的電磁幹擾:在開(kāi)關電源中存在輸入濾波電(diàn)感、功率變壓器、隔離變壓(yā)器、輸出濾波電感等磁性元件,隔離變壓器初次級之間存在寄生電容,高頻幹(gàn)擾信號(hào)通過寄(jì)生電容耦合到次邊;功率(lǜ)變壓(yā)器由於繞製工藝等原因(yīn),原次邊耦合不理想而存在漏感,漏電感將產生電磁(cí)輻射幹擾,另外功率變壓器線圈繞組流過高頻脈衝電流,在周圍形成高(gāo)頻電磁場;電感線圈中流過(guò)脈動電流會產生電磁場輻(fú)射,而且在負載突切(qiē)時,會形成電壓(yā)尖(jiān)峰,同時當它工作在(zài)飽和狀態(tài)時,將會產生電(diàn)流突(tū)變(biàn),這些都會引起電磁幹擾。
4.控製電路中周(zhōu)期性的高頻脈衝信號如振蕩器產生的高頻脈(mò)衝信號(hào)等將產生高頻高次諧(xié)波(bō),對周圍電(diàn)路產生電磁幹擾。
5.此外電路中還會有地環路幹擾、公(gōng)共阻抗耦合幹擾,以及(jí)控製電源噪聲幹擾等
6.開關電源中的布線設計非常重(chóng)要,不合理布線將使電磁幹擾通過線線之(zhī)間的耦(ǒu)合電容和分布互感串擾或輻射到鄰(lín)近導線上,從而影(yǐng)響其它電路的正常工作。
7.熱輻射(shè)產生的電(diàn)磁幹擾,熱輻(fú)射是以電磁波的形式進行熱交換(huàn),這種電磁幹擾影響(xiǎng)其它電子元器件或電(diàn)路的正常穩定工作。
二、外界的電(diàn)磁幹擾
對於某一電子設備,外界(jiè)對其產生影響的電磁幹擾包括:電網中的諧波幹擾、雷電、太陽噪聲、靜電放電,以及周圍的高頻發射設備引起的幹擾(rǎo)。
三、電磁幹擾的後果
電磁幹擾將造成傳輸信(xìn)號畸變,影響設備的正常工作。對於(yú)雷電(diàn)、靜電放電等高(gāo)能量的電磁幹擾,嚴重時會損壞設備。而對於某些(xiē)設備,電磁(cí)輻射會引起重要信息的泄漏。
四、開關電源的電磁兼容設計
了解了開關電源(yuán)內部及外部電磁幹擾(rǎo)源後,我們還應知道(dào),形成電磁幹擾機(jī)理的三要素是還有傳播途(tú)徑和(hé)受擾設備。因此開關電源的(de)電磁兼容(róng)設計主要從以(yǐ)下三個方麵入手:1,減小幹擾源的電磁幹擾能量;2,切斷幹擾傳播途徑;3,提高受擾設備的抗(kàng)幹擾(rǎo)能力。
正確了解和把握開關電(diàn)源的電磁(cí)幹擾(rǎo)源及其產生機理和幹擾傳播途徑,對於采取何種抗幹擾措施以(yǐ)使設備滿足電磁兼容要求非常重要。由於幹擾源有開(kāi)關電源內(nèi)部產生的幹擾源(yuán)和外部的幹擾源,而且可以說幹擾源無法消除,受擾設備(bèi)也總是存(cún)在,因此可以說電磁兼(jiān)容問題總是存(cún)在。
下麵以隔離式DC/DC變(biàn)換器為例,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(diàn)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(qiáng)的瞬變浪湧電流的吸(xī)收能(néng)力,能很好(hǎo)的保護後級元件或電路免遭浪湧電(diàn)壓的破壞。Z1為直流EMI濾波器,必須良好接地,接地線要短,最好直接安裝在(zài)金屬外殼上,還要(yào)保證其輸入、輸出(chū)線之間的(de)屏蔽隔離,才能有效的切(qiē)斷傳導幹擾沿輸入線的傳播和輻(fú)射幹擾沿(yán)空間的傳播。L1、C1組成低通濾波電路(lù),當L1電感值(zhí)較大時,還需增加如圖所示的V1和R1元件,形成續流回路吸收L1斷開時釋放的電(diàn)場能,否則(zé)L1產生的電壓尖(jiān)峰就會形成電磁幹擾,電感L1所使用的磁芯最好為閉合磁芯,帶氣隙的開環磁芯的漏磁場會形成電磁幹擾,C1的容量較大(dà)為好,這樣可以減小輸入線上的紋波(bō)電壓,從而減小輸入導(dǎo)線周圍形成(chéng)的電磁場。
圖片
DC/DC變換(huàn)器輸入(rù)濾波電路
2.高頻(pín)逆變電路的電磁兼容設計,如圖所示,C2、C3、V2、V3組成的半橋逆變電路,V2、V3為IGBT、MOSFET等開關元件,在(zài)V2、 V3開通和關斷時,由於開關時間很快以(yǐ)及引線電感、變壓器(qì)漏感的(de)存在,回路會產生較高的di/dt、dv/dt突變,從而形成電磁(cí)幹擾,為此在變壓器原邊兩端增加R4、C4構成的(de)吸收回(huí)路,或(huò)在V2、V3兩端(duān)分別並聯電容器C5、C6,並縮(suō)短(duǎn)引線,減小ab、cd、gh、ef的引線電感。在設計中,C4、 C5、C6一般采用低感(gǎn)電容,電容器容量(liàng)的大(dà)小取決於引線電感量(liàng)、回路中電流(liú)值以及允許的過衝電壓值的大(dà)小,LI2/2=C△V2/2公式求得(dé)C的大小,其中L為回路電(diàn)感,I為回路電流,△V為過衝電壓值(zhí)。
為減小(xiǎo)△V,就必須減小回路引線電感值,為此在(zài)設計時常(cháng)使用一種叫“多層低感複合母排"的裝置,由我所申請專.利.的該種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(pín)逆變(biàn)回路電磁幹擾的目的。
圖片
開關管電流、電壓波形比較圖
從電磁兼容性設計角度考慮,應盡量降低開關管V2、V3的開關頻(pín)率,從而降低di/dt、dv/dt值。另外使用ZCS或(huò)ZVS軟開關變換技術能(néng)有效降低高頻逆變回路的電磁幹(gàn)擾。在大電流或高(gāo)電壓(yā)下(xià)的快速開關動作是產生電磁噪聲的根本,因此(cǐ)盡(jìn)可能選用產生(shēng)電磁噪聲小的電路拓(tuò)撲,如在同等條件下雙管正激拓撲比單管正激拓撲產生電磁噪(zào)聲(shēng)要小,全橋電路比半橋電路產生電磁(cí)噪聲要小(xiǎo)。
如圖所示(shì)增加吸收電路後開關管上的電流、電壓(yā)波形與沒有吸收回路時的波形比(bǐ)較。
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半橋逆變電路
3.高頻變壓器的電磁(cí)兼容設計
在高頻變壓器T1的設計時(shí),盡量選用電磁屏蔽(bì)性較好(hǎo)的磁芯材料。
如(rú)圖所示,C7、C8為匝間耦合電(diàn)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(róng)C11,以減小變壓器原邊的高頻(pín)幹擾耦合到次邊繞(rào)組。另外為進一步減小電磁幹擾,可在原、次邊繞(rào)組間增加一個屏蔽層(céng),屏蔽層良好接地,這樣變壓器原、次邊繞(rào)組對屏蔽層間就形成耦合電容C9、C10,高頻幹擾電流(liú)就通過C9、C10流到大地。
由於變壓器是(shì)一個發熱元件,較差的散熱條件必然導致變壓器溫度升高,從而形成熱輻射,熱輻射是以電磁波形式對外傳播,因此變壓器必須(xū)有很好的散熱條(tiáo)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(zài)鋁散熱器上,並灌(guàn)注電子矽膠,這樣變壓器即可形成較(jiào)好的電磁屏蔽,還可保證有較好的散熱效果(guǒ),減小電磁輻射。
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高頻變壓器的電磁兼容設計
5. 輸出整流電路電磁(cí)兼容設計
如圖所示為輸出半波整流電路,V6為整流二極管,V7為續流二極管,由於V6、 V7工作(zuò)於高頻(pín)開關狀態,因此輸出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的吸收電路,用於吸(xī)收其(qí)開關動作時產生的電(diàn)壓尖(jiān)峰,並以熱的形式在R5、R6上消(xiāo)耗。
減少整流二(èr)極管的數量就可減小(xiǎo)電(diàn)磁幹擾的(de)能量,因此同等條(tiáo)件下,采用半波整(zhěng)流電路比采用全波整流和全橋整流(liú)產生的電(diàn)磁幹擾要小。
為減小二極管的電磁幹擾,必須選用具有軟恢複特性的、反向恢複電流(liú)小、反向恢複時間短的二極管器件(jiàn)。從理(lǐ)論上講,肖特基勢(shì)壘二極管(SBD)是多數載流子導流,不存在少子的存儲與複合效應,因而也(yě)就不(bú)會有反向電壓尖峰幹擾(rǎo),但實(shí)際(jì)上對於較高反向工作電壓(yā)的肖特基二極管,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。因此在輸出電壓較低的情況下選用肖特基二極管作直流二極管產生的電磁幹擾會比選用其它二極管器件要小。
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輸出整流電路電磁兼容設計
6. 輸出直流濾波電路的電磁兼容設計
輸出直流濾波電路(lù)主要用於切斷(duàn)電磁傳導幹擾沿導線向輸出負載端(duān)傳播,減小電磁幹擾在導線周圍的電磁輻(fú)射。
如圖所示,L2、C17、C18組成的LC濾波電路,能減小輸出電流、電壓紋波的大小(xiǎo),從而減小通(tōng)過輻射傳播的電磁幹擾,濾波電容C17、C18盡量采用多個電容並聯,減小等效串聯(lián)電阻,從而減小(xiǎo)紋波電壓,輸出電感L2值盡(jìn)量大,減小輸出紋波電流的大小,另外電感L2最好使用不(bú)開氣(qì)隙的(de)閉環磁芯(xīn),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(jiù)會沿空間傳播形成電磁輻射。
C19用於(yú)濾除導線上的共模幹擾,盡量選用低感電容,且接線要短(duǎn),C20、C21、C22、C23用於濾除輸出線(xiàn)上的差模幹擾,宜(yí)選用低感的(de)三端電容,且接地線要(yào)短,接(jiē)地可(kě)靠。
Z3為直流EMI濾波器,根據情況使用(yòng)或不使(shǐ)用,是采用單(dān)級還是多級濾波器,但要求Z3直接(jiē)安裝在金屬機箱上,最好濾波器輸入(rù)、輸出(chū)線能屏蔽隔離。
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輸出整流電路電磁兼容設計
7. 接觸器、繼電器等其它開關器件電磁兼容設計
繼電器、接觸器、風機(jī)等在掉電後,其線(xiàn)圈將產(chǎn)生較大的電壓尖峰,從而產生電磁幹擾,為此在直流(liú)線圈兩端反並聯(lián)一(yī)個二極管或RC吸收電路(lù),在交(jiāo)流線圈(quān)兩端並聯一個壓敏電阻用於(yú)吸(xī)收線圈掉電後產生的電(diàn)壓尖峰。同時要注(zhù)意(yì)如果接觸(chù)器線圈電源與輔助電(diàn)源的輸入(rù)電源為同一(yī)個電源,之(zhī)間最好通過一個EMI濾波器。繼電(diàn)器觸頭動作時也將產生電磁幹擾,因此要(yào)在觸頭兩端增加RC吸收回(huí)路。
8. 開關電源(yuán)箱體結構的電磁兼容設計
材料選擇:沒有“磁絕緣"材料,電磁屏蔽是利(lì)用“磁短路"的原理,來切斷電磁(cí)幹(gàn)擾(rǎo)在設(shè)備內部(bù)與外界空氣中的傳播路徑。在進行開關電源的箱體結(jié)構設計時,要充分考慮對電磁幹擾的(de)屏蔽(bì)效能,對於(yú)屏蔽材料的選擇原則是,當幹擾電磁場(chǎng)的頻率(lǜ)較高時,選用高電導率的金屬材料,屏蔽效果較好;當幹擾電磁波的頻率較低時,要采用高導(dǎo)磁率的金屬材(cái)料,屏蔽效果較好;在某些場合下,如果要求(qiú)對高頻和低頻電磁場都具有良好的屏蔽效果時(shí),往往采用高(gāo)電導率和高導磁率的金屬材料組成多層屏蔽體。
孔洞、縫隙、搭接處理方法:采用電磁屏蔽方法無需重新設計電路,便可達到很好的電(diàn)磁兼容(róng)效果。理想的電磁屏蔽體是一個無縫隙、無孔洞、無透入的導電連續體,低阻抗的金(jīn)屬(shǔ)密封體,但是一個*密封的屏蔽體是沒有實用價值的,因為在開關電源設備中,有輸入(rù)、輸出線過(guò)孔、散熱通風孔等孔洞,以及箱體結構部件之間的搭接縫隙,如果(guǒ)不采取措施將會產生電磁泄(xiè)漏,使箱體的屏蔽效能降低、甚至*喪失。因此在開關電源箱體設計(jì)時,金屬板之間的搭接最好采用焊接,無法焊接時要使用電磁密封墊或其它(tā)的屏蔽材料,箱體上的開孔要小於要屏蔽的電磁波的(de)波長的(de)1/2,否則屏蔽效果將大大降低;對於通(tōng)風孔,在(zài)屏蔽(bì)要求不高時可以使用穿孔(kǒng)金屬板或金屬化絲網(wǎng),在要求既要屏蔽效能高,又要通風效果好(hǎo)時選用截(jié)至波(bō)導管等方法,提高屏蔽體的屏蔽效能。如果箱體的屏(píng)蔽(bì)效能仍無(wú)法滿足要求時,可以在(zài)箱體上噴塗屏蔽漆。除了對開關電源(yuán)整個箱(xiāng)體的屏蔽之外(wài),還可以對電源設備內部的元件、部件等幹擾源或敏感設備進行局部屏蔽。
在進行(háng)箱體結構設計(jì)時,針對設備上所有會受到靜電放電(diàn)試驗的部(bù)分,設計出一條低阻抗的電流(liú)泄放路徑,箱體必須有(yǒu)可靠的接地措施,並且要保證接(jiē)地線的載流能力,同時將敏感電路或元(yuán)件遠(yuǎn)離(lí)這些泄放回路,或對其采用(yòng)電(diàn)場(chǎng)屏蔽措施。對於結構件的表麵(miàn)處理,一般主要電鍍銀、鋅、鎳、鉻、錫(xī),這需(xū)要從導電性(xìng)能、電化學反應、成本及電磁兼容性等多(duō)方麵考慮後做出選擇(zé)。
9. 元器件布局與布線中的電磁兼容設計:
對於開關電源設備內部元器件的布局必須(xū)整體考慮電(diàn)磁兼容性的要求,設備內部的幹擾源會通過輻射和串擾等途徑影響其它(tā)元件或部件的工作,研究表明,在離幹擾源一定距離(lí)時,幹擾源的能量將(jiāng)大大衰減(jiǎn),因(yīn)此合理的布局有利於減小電(diàn)磁幹擾的影響。
EMI輸入輸出(chū)濾(lǜ)波器最好安裝在金屬機(jī)箱的入口處(chù),並保證其輸入線與輸出線電(diàn)磁環境的屏蔽隔離(lí)。
敏感電路或元(yuán)件要遠離發熱源。
對於開關電源產品,我(wǒ)們(men)一般須遵守以下布線原則:
9.1 主(zhǔ)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走線。
9.3 主電路線與控製信號線分(fèn)開走線。
9.4 高壓脈衝信號線最好分開(kāi)單獨走線。
9.5 分(fèn)開布(bù)線的原(yuán)則是避(bì)免平行(háng)走線,可以垂直(zhí)交叉,線(xiàn)束之間距離在20mm以上。
9.6 電纜不要貼著金屬外殼(ké)和(hé)散熱器走線(xiàn),保證一定距離(lí)。
9.7 雙絞線、同(tóng)軸電纜及帶狀電纜在EMC設計中的使用
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雙絞線(xiàn)的使用
雙絞線、同軸電纜都(dōu)能有效(xiào)的抑製(zhì)電磁幹擾。在脈衝信號傳輸線路中常使用雙絞線,控製輔助電(diàn)源線和傳感器信(xìn)號線最好用雙絞屏蔽線。因為(wéi)雙(shuāng)絞線兩(liǎng)根線之間有很小的回路麵(miàn)積,而且(qiě)雙絞線的每兩個相鄰的回路(lù)上感(gǎn)應出的電(diàn)流具有大小相等、方向相反,產生的磁場相互抵消,這(zhè)樣就可以減(jiǎn)小因輻射引起的差模幹擾,不過雙絞線絞(jiǎo)合的圈數最好為偶數,且每單位波長所(suǒ)絞合的圈數愈多,消除耦合的(de)效果愈好(hǎo)。使用時注意雙絞線和(hé)同軸電纜兩端(duān)不能同時接地,隻能單端(duān)接地,而對屏蔽線,屏蔽層兩端接地(dì)能(néng)既能屏蔽(bì)電場還能屏蔽磁場,單端接地隻能屏蔽電場。使用同軸電纜時(shí)還要注意,其屏蔽層(céng)必須*包覆信號線接地,即接頭與電(diàn)纜屏蔽層必須 3600搭接,才能有效屏蔽(bì)電(diàn)磁場,如圖(tú)所示,信號線裸露部分仍可(kě)以與外界(jiè)形(xíng)成互容耦合,降低屏蔽效能。
帶狀電纜適合於短距(jù)離(lí)的信號傳輸,我們知道為了降低差模信號的電磁輻射,必須減小信號線和信號回流線所形成的回路麵積,因此在設計帶(dài)狀(zhuàng)電纜布局時,最好將信號(hào)線與接地線間(jiān)隔排列。如圖(tú)所示,其中S為信號線,G為信號地線。
圖(tú)片
信號(hào)線與接地線間隔排列
10.元(yuán)器件的選擇
熱傳播的方式(shì)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(yě)會向周圍其它元件(jiàn)傳導熱量,這些(xiē)都會影響其它元(yuán)器件或電路的正常工作,因此從元器(qì)件熱設計方麵考慮要盡量留有較(jiào)大餘量,以降低元器件的溫升及器件表麵(miàn)的溫度,除元器件對溫升有特殊要求(qiú)外(wài),一般開關電源要求內部元件溫度小於 90℃,內部環境溫度不超過(guò)65℃,以(yǐ)減(jiǎn)小熱輻射幹擾。
對數字集成電路,從電磁兼容性角度看(kàn)應多選用高(gāo)噪聲容限的CMOS器件代替低噪聲容限的TTL器件。
盡量(liàng)使(shǐ)用低速、窄帶元件和電路。
選用分布電感較小的SMP元件,選用高頻特性好、等效串聯電感低的陶瓷介質電容器(qì)、高頻(pín)無感電容器、三端電容器和穿心電容器等作濾波電容。
11.控製電路及PCB的電磁兼容設計
信號地(dì)是指信號電流流回信號源的一條低阻抗路(lù)徑。在設計中往往由於接地方法不恰當而(ér)產生地環路幹(gàn)擾(rǎo)和公共(gòng)阻抗耦(ǒu)合幹擾。因此要合(hé)理選用接地方式,接地的方式有單點(diǎn)接地、多點接地和混合接(jiē)地(dì)。
地環路幹擾:常發生在通過較(jiào)長電纜連接,地相距較遠的設備(bèi)之間。原因是由於地環路電流的存在,使兩(liǎng)個設備的地電位不(bú)同。通常用光電耦合(hé)器或(huò)隔離變(biàn)壓器進行“地"隔離,消除地環路幹擾。由於隔離變(biàn)壓器(qì)繞組之間寄生電(diàn)容較大,即使(shǐ)采取屏蔽(bì)措施的隔離變壓器通常也隻用於1MHZ以下的信號隔(gé)離(lí),超過(guò)1MHZ時多采用(yòng)光電耦合器隔離。
公共阻抗耦合:當兩個電路的地(dì)電流流(liú)過一個公共阻抗時,就會發生公共阻(zǔ)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(diàn)路共用一段地(dì)線時(shí),地(dì)線的電(diàn)壓就會同(tóng)時受到兩個電路工作(zuò)狀態的影響。
可見無論是(shì)地環路幹擾還是公共阻抗(kàng)耦合問題都是由於地線阻抗引起的,因此在設計(jì)時一定要(yào)考慮盡量降低地線(xiàn)阻抗與感抗。
如何減小控製電源噪聲:電源(yuán)線上有電流突變,就會(huì)產生噪聲電壓。在靠近芯片的位(wèi)置增加解耦電容,能有效(xiào)減小噪聲。如果是高頻電流負載,則采用多(duō)個同容量的高頻電(diàn)容(róng)和無感電容並聯(lián)能獲得更好的效果。注意電容容量並非越大越好,主要根據其(qí)諧振頻率、提供脈衝電流(liú)頻率來選(xuǎn)擇。
印(yìn)製(zhì)板合理的布置地線將能有效的減小印製板的輻射以及提高其抗輻射幹擾能力,請注意
  • 布置地線網絡:在雙麵板的兩麵布置最(zuì)多的平行地(dì)線。

  • 對於一(yī)些關鍵信(xìn)號(如脈衝信號和對外界較敏感的電平信號)的地線的布置必須(xū)盡量縮小(xiǎo)引線長(zhǎng)度(dù),減小信號的回流(liú)麵積。如(rú)果是(shì)雙麵板,地線和信號線可以在印製板兩麵並聯平行走線。

  • 若(ruò)是(shì)多層(céng)線路板,且既有數字地(dì)又有模擬地,則(zé)數(shù)字地和模(mó)擬地必須布置在(zài)同一層,減小它們之間的耦合幹擾。

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

12.其它方法
12.1.IGBT,MOSFET等(děng)開(kāi)關元件的驅動脈衝(chōng)信號增(zēng)加一個-5V~-10V的負電平,提高驅動信號的抗幹(gàn)擾能力(lì)。或驅動信號采用光纖傳輸技術,光纖適宜於遠(yuǎn)距離傳(chuán)輸,具有抗幹.擾.能.力.強(qiáng)的(de)特點。
12.2.通過軟件的編程技術,提高(gāo)開關電源的抗幹擾(rǎo)能力,為了防止電(diàn)平信號中的毛刺,引起(qǐ)軟(ruǎn)件的誤判斷(duàn)及誤動作,可以通過多次采樣等數字濾波方法來濾除幹擾信號。
五 結語
本文詳細分析了隔離(lí)式DC/DC變(biàn)換器存在的電(diàn)磁幹擾源及其產生機理(lǐ),並詳(xiáng)細介紹了針對其主(zhǔ)電路和控製電路的(de)電磁兼容設計方法,這些方法對其它電子產品的電磁兼容設計具有一(yī)定的指(zhǐ)導作用。
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