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开关电源的电磁兼容性设计

2010-05-072190电源世界


4.2 接地设计

  接地是开关电源设备抑制电磁噪声的重要方法。
  接地的作用;
  (1)提高系统工作的稳定性,若不与大地相接,易受地电容的干扰;
  (2)泄放静电感应在机箱上的静电,避免高压放电;
  (3)操作安全。
  不考虑安全接地,仅从电路参考点的角度考虑,接地可分为悬浮地、单点接地、多点接地和混合接地。
  1)悬浮地
  如图2所示。使开关电源中的参考地与机壳隔离,可以避免机壳中的干扰电流直接耦合到电源电路中。当浮地系统靠近高压时,可能堆积静电荷,形成危害,或引起静电放电,形成干扰电流。在雷电环境下,在机箱和单元电路间产生电弧。所以开关电源中不宜采用悬浮地。

图2 悬浮地

  2)单点接地
  如图3所示。单点接地又分为单点串联接
地和单点并联接地。单点串联接地的优点是比较简单,其缺点是各电路会通过接地线,相互影响。在采用这种接地方式时必须注意把最高电平电路放在最靠近接地点的A处,以使B点和C点的电位升高最小。相对单点串联接地,单点并联接地无公共地阻抗干扰,但地线数量多,在高频(MHz以上)时效果差。

(a)单点串联接地
 

 (b)单点并联接地

图3单点接地


  3)多点接地
  如图4所示。各接地点就近接地,其优点是:接线简单,引线短,高频驻波现象显著减少。其缺点是:接地阻抗随频率升高而增大。


图4 多点接地

  4)混合接地
  如图5所示。实际情况比较复杂,很难仅通过一种简单的接地方式来解决,而是常常采用单点接地和多点接地组合成混合接地。

图5 混合接地

4.3 滤波设计

  滤波是消除干扰经常采用的措施。在设计和选用滤波器时应注意以下几个问题:
  (1)明确工作频率和所要抑制的干扰频率,如两者非常接近,则需要应用频率特性非常陡峭的滤波器,才能把两种频率分开;
  (2)保证滤波器在高压情况下能够可靠地工作;
  (3)滤波器连续通以最大额定电流时,其温升要低,以保证在该额定电流连续工作时,不破坏滤波器中器件的工作性能;
  (4)为使工作时的滤波器频率特性与设计值相符合,要求与它连接的信号源阻抗和负载阻抗的数值等于设计时的规定值;
  (5)滤波器必须具有屏蔽结构,屏蔽箱盖和本体要有良好的电接触,滤波器的电容引线应尽量短,最好选用低引线短电感的穿心电容;
  (6)要有较高的工作可靠性,因为作防护电磁干扰用的滤波器,其故障往往比其他元件的故障更难找。
  安装滤波器时应注意以下几点:
  1)电源线路滤波器应安装在离设备电源入口尽量靠近的地方,不要让未经过滤波器的电源线在设备框内迂回;
  2)滤波器中的电容器引线应尽可能短,以免因引线感抗和容抗在较低频率上谐振;
  3)滤波器的接地导线上有很大的短路电流通过,会引起附加的电磁辐射,故应对滤波器元件本身进行良好的屏蔽和接地处理;
  4)滤波器的输入和输出线不能交叉,否则会因滤波器的输入―输出电容耦合通路引起串扰,从而降低滤波特性,通常的办法是输入和输出端之间加隔板或屏蔽层。

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