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电子线路与电磁兼容设计

2010-08-274980陶显芳


解决整流电路中出现脉冲尖峰电流过大的方法是在整流电路中串联一个PFC(Power Factor corrector)功率因素矫正电路,或差模滤波电感器。PFC 功率因素矫正电路一般为一个并联式升压开关电源,其输出电压一般为DC400V,没有经功率因素矫正之前的电源设备,其功率因数一般只有0.4~0.6,经功率因素矫正后功率因数最高可达到0.98。功率因素矫正电路虽然可以完全解决整流电路中出现脉冲尖峰电流过大的问题,但又会带来新的高频干扰问题,这同样也要进行严格的EMC 电磁兼容设计。用差模滤波电感器可以有效地抑制脉冲电流的峰值,从而降低电流谐波干扰,但不能提高功率因素。

图2 中的L1 为差模滤波电感器,差模滤波电感器一般用矽钢片材料制作,以提高电感量,为了防止大电流流过差模滤波电感器时产生磁饱和,一般差模滤波电感器的两个组线圈都各自留有一个漏感磁回路。

L1 差模滤波电感可根据试验求得,也可以根据下式进行计算:


式中E为输入电压Ui与电容器C5 两端电压的差值,即L1 两端的电压降,L为电感量,dt/di 为电流上升率。显然要求电流上升率越小,则要求电感量就越大。

对振铃电压的抑制

由于变压器的初级有漏感,当电源开关管V1由饱和导通到截止关断时会产生反电动势,反电动势又会对变压器初级线圈的分布电容进行充放电,从而产生阻尼振荡,即产生振铃,如图4所示。变压器初级漏感产生反电动势的电压幅度一般都很高,其能量也很大,如不采取保护措施,反电动势一般都会把电源开关管击穿,同时反电动势产生的阻尼振荡还会产生很强的电磁辐射,不但对机器本身造成严重干扰,对机器周边环境也会产生严重的电磁干扰。

图2 中的D1、R2、C6 是抑制反电动势和振铃电压幅度的有效电路,当变压器初级漏感产生反电动势时,反电动势通过二极管D1对电容器C6进行充电,相当于电容器把反电动势的能量吸收掉,从而降低了反电动势和振铃电压的幅度。电容器C6充满电后,又会通过R2放电,正确选择RC放电的时间常数,使电容器在下次充电时的剩余电压刚好等于方波电压的幅度,此时电源的工作效率最高。



对传导干扰信号的抑制

图1 中,当电源开关管V1导通或者关断时,在电容器C5、变压器T1的初级和电源开关管V1 组成的电路中会产生脉动直流i1,如果把此电流回路看成是一个“变压器”的“初级线圈”,由于电流i1 的变化速率很高,它在“初级线圈”中产生的电磁感应,也会对周围电路产生电磁感应,我们可以把周围电路都看成是同一“变压器”的多个“次级线圈”,同时变压器T1 的漏感也同样对各个“次级线圈”产生感应作用,因此电流i1 通过电磁感应,在每个“次级线圈”中都会产生的感应电流,我们分别把它们记为i2、i3、i4 •••。
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