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产品的电磁兼容性设计

2010-08-261700

由于电容C两端并联了饱和电抗器Ls,所以使等效的并联电容呈现了非线性。这种非线性随Ls的饱和程度而变化,而Ls的饱和程度又在输入电压Ui和负载阻抗ZL变化时自动调整。当Ui较低时,可使UO高于Ui;而在Ui较高时,又可使UO低于Ui,从而使输出电压UO保持稳定。由此可见,它是靠改变Ls的饱和程度,而使Ls与C的并联容抗和L产生谐振来实现的。在静态条件下,它的稳压精度可以达到±1~±2%4SK安规与电磁兼容网

这种交流稳压电源的缺点是:
①稳压精度与负载的功率因数有关;
②电网频率变化时可引起稳压电源内部的感抗和容抗值改变,从而影响稳压精度;
③输出电压的波形失真较大(输出电压波形呈梯形状);
④输出电压相对输入有相移;
⑤工作有噪音。4SK安规与电磁兼容网

这种交流稳压电源的最大优点是过载能力强,甚至当输出端发生短路时也不会引起供电线路短路,这表明它有相对较高的输出阻抗。但铁磁谐振交流稳压电源的这种特点在起动电流大的负载时,又可能成为缺点,将有可能使这类负载步入不了正常运行阶段。

(2)参数调整型交流稳压电源

这类稳压电源在我国已有较长的使用历史,早年实验室广泛使用的“614”稳压器就是一典型例子。其原理线路如图2.11所示。4SK安规与电磁兼容网

图中TA是自耦变压器;AM是磁放大器,N2则是直流控制绕组。Uy是由输出采样及经由直流放大电路引来的直流控制电压,通过这个电压产生的电流Iy将改变交流绕组的电感量,进而改变TA的电流I1及补偿电压ΔU的值,最后可保持输出电压UO的稳定。图2.11中的L和C用于吸收线路中的3次谐波,以减少UO的波形失真。

图2.12是图2.11的改进线路(以双向晶闸管调感技术来代替磁放大器)。图中电感L2中的N1和N2以及L3处在线性耦合状态,线路由N2上取得补偿电压。L3与C2的串联支路用于消除谐波的影响。双向晶闸管S与电感L1组成的支路与C1并联谐振,这里利用对晶闸管S的相位控制来改变电感L的参数,最终影响ΔU的值,使输出UO保持稳定。4SK安规与电磁兼容网

后者是目前宣传和应用较多的交流稳压电源。有人给它冠名为“净化电源”,原因是相对铁磁谐振稳压电源来说,它抑制了交流输出电压中的部分谐波。4SK安规与电磁兼容网

这种稳压电源的稳压精度较高,可优于±1%。4SK安规与电磁兼容网

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但这种稳压电源在带非线性负载(如计算机)时,可能有低频振荡现象。另外,输入侧的电流谐波较大;功率因数较低;输出电压相对输入有一定相移。4SK安规与电磁兼容网

(3)伺服型交流稳压电源4SK安规与电磁兼容网

这也是一种较早使用的交流稳压电源,如图2.13所示。在一台带有若干抽头的自耦变压器上[见图2.13(a);在小功率场合下,也有采用自耦式调压变压器的,见图2.13(b)],利用监视变压器输出电压的办法来驱动伺服电动机改变变压器输出抽头的位置,最终使自耦变压器的输出维持在负载所允许的范围内。4SK安规与电磁兼容网

这种稳压器的响应速度较低(达秒级);而且在调整过程中还会产生许多尖峰和振铃干扰。为此,在实验室里要慎用。4SK安规与电磁兼容网

(4)分级调整的宽限交流稳压电源4SK安规与电磁兼容网

是常见的家用交流稳压器,和图2.13(a)一样,也是多抽头的自耦变压器,但抽头位置由继电器转换,由于家用电器都有一定的电压适应范围,所以稳压精度不是主要问题,但输入电压的适应范围要宽。4SK安规与电磁兼容网

这类稳压电源的价格低廉。但缺点也是明显的:如稳压精度不高;在继电器转换过程中伴有电火花带来的尖峰干扰。对后一缺点,在实验室中应慎用。4SK安规与电磁兼容网

(5)真正意义上的净化电源4SK安规与电磁兼容网

对大多数电气和电子设备来说,都有一定的电压适应范围,故稳压精度不是主要问题,但要求稳压电源的电压适应范围宽,对电网或负载变化的响应速度要高,尤其是要抑制掉存在于电网中的瞬变干扰。因为当今电子设备的小型化、数字化和低功耗化,对电网的瞬变干扰尤其敏感。4SK安规与电磁兼容网

为此,真正意义上的净化电源采用了多抽头的超级隔离变压器(图2.14)。其中,超级隔离变压器对干扰抑制特别有效;对多抽头的绕组则改用无触点的双向晶闸管,配用数字电路或单片机来控制。针对后者,有时也称它为数控型净化电源。这种电源可做到在上半周波发现有过压或欠压现象,下半周波即进行调整,故响应速度可小于10ms。4SK安规与电磁兼容网

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利用这种净化电源可以解决IBM公司统计数据中的99.5%的问题(88.5%是各种瞬变干扰,由超级隔离变压器解决;11%是电压不稳,由多抽头选择切换解决)。4SK安规与电磁兼容网

(6)开关型交流稳压电源4SK安规与电磁兼容网

把先进的高频开关电源技术引入交流稳压电源中,可以得到小型、轻量、高效及响应速度高的开关型交流稳压电源。目前属发展方向,但因其复杂、价昂而难于推广。4SK安规与电磁兼容网

(7)不间断电源4SK安规与电磁兼容网

按IBM的统计数据,因电源问题而导致计算机故障的最后0?5%便是断电,当前主要是采用不间断电源来解决的。4SK安规与电磁兼容网

①不间断电源的结构及性能特点4SK安规与电磁兼容网

从不间断电源的电路结构和供电情况看,主要有三类:

●电动机—发电机组

这是较早发展的一种不间断电源,主要由直流电动机(交流电经整流后供电)驱动的惯性飞轮和交流发电机组组成,一旦电网停电,利用飞轮的惯性储能,使发电机在短时间内继续供电;与此同时,起动备用的柴油发电机组,当油机转速与发电机组转速相同时,油机离合器与发电机相联,完成由市电到油机的转换。其特点是稳压可靠,但体积和噪声都较大。

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