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开关电源的电磁兼容性技术及解决方法

   2009-12-25 1910

 

  滤波器尽量安装在靠近电源入口处。滤波器的输入及输出端要尽量远离,避免干扰信号从输入端直接耦合到输出端。

  如在电源输出端加输出滤波器、加装高频电容、加大输出滤波电感的电感量及滤波电容的容量,则可以抑制差模噪声。如果把多个电容并联,则效果会更好。

  几种滤波器的构成如图2所示。在图2(a)中,阻抗Z=1/(ωC1),高频区域用陶瓷电容、聚酯薄膜电容并联,其滤波效果更好。图2(b)中,噪声能通过电容旁路到地线上,这种滤波器连接时应使接地阻抗尽量小。图2(c)中,C1、C2对不对称噪声有良好的滤波效果,C3对对称噪声有良好的滤波效果,连接时应使电容器的引线及接地线尽量短。图2(d)为常用的噪声滤波电路,L1、L2对噪声呈现高阻抗,而C1 则对噪声呈现低阻抗。当L1、L2采用共模电感结构时,对对称和非对称噪声都有较好的滤波效果。图2(e)适用于共模噪声进行滤波,应注意的是其接地阻抗同样应尽量小。

开关电源的电磁兼容性技术及解决方法

  图3是对共模噪声和差模噪声都有效的滤波器电路。其中,L1、L2、C1为抑制差模噪声回路,L3、C2、 C3构成抑制共模噪声回路。L1、L2的铁心应选择不易磁饱和的材料及M-F特性优良的铁心材料。C1使用陶瓷电容或聚酯薄膜电容,应有足够的耐压值,其容量一般取0.22μF -0.47μF。L3为共模电感,对共模噪声具有较高的阻抗、较好的抑制效果。

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  6 EMI滤波器选用与安装

  开关电源EMI滤波器中的4只电容器用了两种不同的下标“x”和“y”,不仅说明了它们在滤波网络中的作用,还表明了它们在滤波网络中的安全等级。无论是选用还是设计EMI滤波器,都要认真的考虑Cx和Cy的安全等级。在实际应用中,Cx电容接在单相电源线的L 和N之间,它上面除加有电源额定电压外,还会叠加L和N之间存在的EMI信号峰值电压。因此,要根据EMI滤波器的应用场合和可能存在的EMI信号峰值,正确选用适合安全等级的Cx电容器。Cy电容器是接在电源供电线L、N与金属外壳(E)之间的,对于220V、50Hz电源,它除符合250V峰值电压的耐压要求外,还要求这种电容器在电气和机械性能方面具有足够的安全裕量,以避免可能出现的击穿短路现象。

  EMI滤波器是具有互异性的,即把负载接在电源端还是负载端均可。在实际应用中,为达到有效抑制EMI信号的目的,必须根据滤波器两端将要连接的EMI信号源阻抗和负载阻抗来选择该滤波器的网络结构和参数。当EMI滤波器两端阻抗都处于失配状态时,即图4中 Zs≠Zin、ZL≠Zout时,EMI信号会在其输入和输出端产生反射,增加对EMI信号的衰减。其信号的衰减A与反射Γ的关系为:A=–10Lg(1 -|Γ|2)。

开关电源的电磁兼容性技术及解决方法

  在使用开关电源滤波器时,要注意滤波器在额定电流下的电源频率。在安装滤波器时,要特别注意滤波器的输入导线与输出导线的间隔距离,不能把它们捆在一起走线,否则EMI信号很容易从输入线上耦合到输出线上,这将大大降低滤波器的抑制效果。

  7 结语

  在开关电源设计中,为了少走弯路和节省时间,应充分考虑并满足抗干扰性的要求,避免在设计完成后去进行抗干扰的补救措施。
 

 
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