我們知道開(kāi)關(guān)電源因其工作效率高、體積緊湊及輸出穩(wěn)定性出色而被越來(lái)越廣泛的應(yīng)用于我們?nèi)粘I钪?,雖然開(kāi)關(guān)電源的優(yōu)點(diǎn)很多,但是也存在著一些無(wú)法避免的缺陷,比如因?yàn)殚_(kāi)關(guān)電源工作過(guò)程中的高頻率特性,這個(gè)優(yōu)點(diǎn)就會(huì)導(dǎo)致開(kāi)關(guān)電源會(huì)出現(xiàn)顯著的電磁干擾問(wèn)題。 而電磁干擾的出現(xiàn)會(huì)對(duì)其附近的通信設(shè)備或者傳感器等設(shè)備產(chǎn)生干擾,可能會(huì)出現(xiàn)信號(hào)傳輸錯(cuò)誤、數(shù)據(jù)丟失或者通信中斷等問(wèn)題;也有可能會(huì)讓周邊的電子設(shè)備的電路產(chǎn)生誤動(dòng)作,讓周邊電子設(shè)備死機(jī)藍(lán)屏等問(wèn)題。
為了避免這些問(wèn)題,我們最佳的方案是消除電磁干擾,但是事實(shí)上開(kāi)關(guān)電源的電磁干擾是很難徹底消除的,所以我們能做的事情就是將電磁干擾抑制在一定的范圍內(nèi),讓電磁干擾無(wú)法干擾到其他設(shè)備和電路。
為了將電磁干擾壓制在一定范圍內(nèi),我們首先要了解電磁干擾的干擾源,經(jīng)過(guò)前輩的不懈努力發(fā)現(xiàn),發(fā)現(xiàn)干擾源的核心問(wèn)題在于工作過(guò)程中產(chǎn)生的高di/dt和高dv/dt;這些高頻率特性引發(fā)的浪涌電流和尖峰電壓,共同構(gòu)成了主要的干擾源。此外,工頻整流濾波的大電容充電放電、開(kāi)關(guān)管高頻切換時(shí)的電壓變化,以及輸出整流二極管的反向恢復(fù)電流,也都會(huì)對(duì)電磁兼容性構(gòu)成威脅。
經(jīng)過(guò)前輩的總結(jié),他們將電磁噪聲分為兩大類(lèi):一類(lèi)是外部噪聲,如電網(wǎng)傳輸?shù)墓材:筒钅T肼暎约巴獠侩姶泡椛鋵?duì)開(kāi)關(guān)電源控制電路的干擾;另一類(lèi)則是開(kāi)關(guān)電源自身產(chǎn)生的電磁噪聲,如開(kāi)關(guān)管和整流管電流尖峰所引發(fā)的諧波及電磁輻射干擾。
針對(duì)于外部的噪聲,我們可以通過(guò)在開(kāi)關(guān)電源的輸入和輸出端安裝高性能的電磁干擾濾波器,目前比較常見(jiàn)的手段就是安裝共模濾波器(共模電感)和差模濾波器(差模電感),這樣可以有效的截止外部電磁干擾通過(guò)電源輸入端傳遞到開(kāi)關(guān)電源內(nèi)部;還有就是可以通過(guò)將開(kāi)關(guān)電源安裝到金屬屏蔽罩中,并且確保屏蔽罩接地良好,形成法拉第籠效應(yīng),從而阻止外部電磁波進(jìn)入電源內(nèi)部。
針對(duì)于內(nèi)部的電磁噪聲,我們可通過(guò)將開(kāi)關(guān)電源中的功率元器件和控制元器件分開(kāi)布局,這樣可以減小功率元器件對(duì)控制電路的電磁干擾;還可以通過(guò)將濾波元器件盡量靠近相對(duì)應(yīng)的被濾波的會(huì)產(chǎn)生強(qiáng)電磁干擾的元器件,從而提高濾波效果,減小電磁干擾;我們還可以通過(guò)加粗電源線和地線,從而減小線路電阻和電感,降低電源線上的壓降和地線阻抗,從而減小電磁干擾傳播路徑。
目前我們有一個(gè)對(duì)內(nèi)部電磁干擾抑制比較有效的手段就是采用軟開(kāi)關(guān)技術(shù),就是采用零電壓開(kāi)關(guān)zvs和零電流技術(shù)zcs,這種技術(shù)可以降低開(kāi)關(guān)管的導(dǎo)通和關(guān)斷過(guò)程中的電壓、電流變化率,從而減小電磁干擾的產(chǎn)生。
所以我們?cè)谠O(shè)計(jì)和優(yōu)化開(kāi)關(guān)電源時(shí),必須充分考慮這些電磁干擾問(wèn)題。一方面,要確保開(kāi)關(guān)電源不會(huì)對(duì)電網(wǎng)和其他電子設(shè)備造成干擾;另一方面,也要加強(qiáng)其自身對(duì)電磁環(huán)境的適應(yīng)能力。通過(guò)深入理解和分析開(kāi)關(guān)電源噪聲的產(chǎn)生原因和途徑,我們可以為設(shè)計(jì)出更符合電磁兼容要求的開(kāi)關(guān)電源提供有力的理論支持和實(shí)踐指導(dǎo)。