開關電源的干擾一般分為兩類:一類是開關電源內(nèi)部元器件引起的干擾;二是開關電源由于外界因素造成的干擾。兩者都涉及到人為因素和自然因素。
開關電源的內(nèi)部干擾:
開關產(chǎn)生的EMI主要是基本整流器產(chǎn)生的高次諧波電流干擾和功率變換電路產(chǎn)生的峰值電壓干擾。
基本整流器:基本整流器的整流過程是產(chǎn)生電磁干擾最常見的原因。這是因為工頻交流正弦波經(jīng)過整流后不再是單頻電流,而是變成了DC分量和一系列不同頻率的諧波分量。諧波(尤其是高次諧波)會沿傳輸線產(chǎn)生傳導干擾和輻射干擾,使前端電流畸變。一方面連接到前端電源線的電流波形會失真,另一方面通過電源線會產(chǎn)生射頻干擾。
功率變換電路:功率變換電路是開關穩(wěn)壓電源的核心,具有寬頻帶和豐富的諧波。產(chǎn)生這種脈沖干擾的主要部件有:
1)開關管及其散熱器、外殼內(nèi)的導線和電源之間存在分布電容。當開關管中流過過大的脈沖電流(一般為矩形波)時,波形中含有許多高頻成分;同時,用于關斷電源的器件參數(shù),如開關功率管的存儲時間、輸出級的大電流、開關整流二極管的反向恢復時間等,都會造成回路瞬間短路,產(chǎn)生較大的短路電流。此外,開關管的負載為高頻變壓器或儲能電感,開關管導通的瞬間,變壓器初級會出現(xiàn)較大的浪涌電流,產(chǎn)生峰值噪聲。
2)高頻變壓器開關電源中的變壓器用于隔離和變壓,但由于漏電感,會產(chǎn)生電磁感應噪聲;同時,在高頻條件下,變壓器層間的分布電容會將高次諧波噪聲從一次側轉移到二次側,而變壓器與外殼之間的分布電容則形成了另一條高頻路徑,使得變壓器周圍產(chǎn)生的電磁場更容易與其他引線耦合形成噪聲。
3)整流二極管二次側的整流二極管用于高頻整流時,由于反向恢復時間的因素,當加反向電壓時,正向電流中積累的電荷不能立即消除(因為載流子的存在,也有電流流過)。一旦反向電流恢復的斜率過大,流經(jīng)線圈的電感會產(chǎn)生一個峰值電壓,在變壓器漏電感等分布參數(shù)的影響下會產(chǎn)生很強的高頻干擾,其頻率可達幾十MHz。
4)電容、電感、導體開關電源由于工作在較高頻率,會改變低頻元件的特性,從而產(chǎn)生噪聲。
開關電源的外部干擾:
開關電源的外部干擾可以以“共模”或“差模”存在。干擾類型從短時峰值干擾到完全斷電不等。還包括電壓變化、頻率變化、波形失真、連續(xù)噪聲或雜波、瞬變等。電氣快速瞬變和浪涌沖擊波是電源可傳輸并造成設備損壞或影響其工作的主要因素。只要供電設備本身不產(chǎn)生振動停止、輸出電壓下降等現(xiàn)象,靜電放電等干擾就不會對用電設備造成任何供電方面的影響。
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