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(电源技术)电源技术.doc

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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: 辽宁东港奥鹏 层 次: 高中起点专科 专 业: 电气工程及其自动化 年 级: 2010年 春 季 学 号: 学 生: 金明宇 辅导教师: 武东锟 完成日期: 2012年 2 月 12 日 内容摘要 本文针对高频开关的电磁兼容 ,从传导和辐射两个方面着重分析了开关电源产生电磁干扰的原因,研究通过减少干扰源产生的干扰信号、切断干扰信号的传播途径,增强敏感设备的抗干扰能力三个方面来抑制产生的电磁干扰,提出了提高高频开关电源电磁兼容性的具体措施。 关键词:高频开关电源;电磁干扰;抑制方法 引言 高频开关电源因具有体积小、重量轻、高效能等特点被广泛应用于电气电子系统中。但是,由于开关电源工作频率在几十千赫兹到数兆赫兹,会产生很高的电压、电流变化率(即高du/dt和di/dt),导致开关电源产生较强的电磁干扰(EMI)。EMI信号具有很宽的频率范围,不仅对电网造成污染,直接影响其他用电设备的正常工作,而且辐射的电磁波对空间造成电磁污染。目前,抑制开关电源的EMI,使开关电源符合EMC标准已成为开关电源设计者越来越关注的问题。本文论述了开关电源电磁干扰问题,并提出了几种EMI抑制方法。 1高频开关电源的工作原理 开关电源本身是一个很大的噪声源(即干扰源),在它不断地向高频化、小型化发展的过程中,其噪声影响也在增大。近年来,电子设备的EMI抑制已成为人们关注的焦点,开关电源是市场上一种颇受欢迎的电源。在电子产品的研发过程中,开关电源往往被直接利用作为整个电子系统的一部分,然而,由于这种电源高频率的开关动作,将产生大量的传导性电磁干扰。整个问题在产品设计阶段如果处理不好,将对开关电源乃至整个电子系统造成不利影响。 高频开关电源因具有体积小、重量轻、高效能等特点被广泛应用于电气电子系统中。但是,由于开关电源工作频率在几十千赫兹到数兆赫兹,会产生很高的电压、电流变化率(即高du/dt和di/dt),导致开关电源产生较强的电磁干扰(EMI)。EMI信号很宽的频率范围,不仅对电网造成污染,直接影响其他用电设备的正常工作,而且辐射的电磁波对空间造成电磁污染。目前,抑制开关电源的电磁干扰,使开关电源符合EMC标准已成为开关电源设计者越来越关注的问题。 高频开关电源的基本原理框图如图1所示。 交流电源经过一次整流滤波后变成脉动直流电,然后送到DC/DC变换器(变换器由高频变压器和二次整流滤波器组成),再通过高频PWM(脉冲宽度调制)信号控制开关管,将直流加到高频变压器初级上;高频变压器次级感应出高频电压,经整流滤波后输出供给负载;输出部分经过一定的电路反馈给控制电路,控制PWM占空比以达到稳定输出的目的。 高频开关电源一般采用桥式功率转换电路。工作时通过开关管导通来产生高频脉冲波,然后通过高频变压器转换为所需的直流电压。考虑到目前大量应用的高频开关电源都是采取AC/DC-DC/DC级联的形式,因此图二所示高频开关电源结构具有较强的代表性,开关管多采用MOS-FET或ICBT。 2高频开关电源的电磁干扰分析 作为一种有害的电磁效应,EMI的发生需要具备三个条件:第一,要有发出电磁干扰的设备;第二,要有接收电磁干扰的设备;第三,电磁干扰要有传播的途径。这就构成了电磁干扰的三要素:干扰源、敏感体和干扰耦合途径。 高频开关电源的EMI特点: 作为工作于开关状态的能量转换装置,开关电源的电压、电流变化率很大,产生的干扰强度大; 干扰源主要集中在功率开关器件及与之相连的散热器和高频变压器,相对于数字电路干扰源的位置较为清楚; 开关频率不高(从几千赫兹到数兆赫兹),主要的干扰形式是传导干扰和近场干扰; 印刷线路板(PCB)走线通常采用手工布置,具有更大的随意性,这增加了PCB分部参数的提取和近场干扰预估的难度。印刷电路板布线不当也是引起电磁干扰的主要原因; 与信号处理电路中显露阻抗匹配的情形不同,开关电源的干扰源阻抗与网侧阻抗不但不匹配,而且随阻抗变化的,这给EMI滤波器的舍弃带来了一定困难。同时EMI滤波器中的L、C元件必须承受很大的无功功率,不但降低了电源的整体效率,也增大了体积。 电磁干扰有两种传输方式。传导传输是在干扰源和敏感设

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