导语:高频开关电源因其工作状态下的高速变化率,内生出强烈的电磁干扰。这些不仅对网络造成污染,还直接影响其他设备和自身正常运行,对空间造成辐射污染,严重限制生产生活与社会发展。随着电子技术的进步,开关电源在计算机、通信、自动控制及家用器件中广泛应用,但近距离环境恶化使得研究人员对当前国内外电磁兼容问题日益关注。本文旨在探讨开关电源中电磁干扰产生机理,并提出相应抑制技术。
1 开关电源的抑制
为了有效地减少或消除由高频开关操作引起的电子设备间以及与周围环境之间的互动性影响,我们需要从三个方面进行综合考虑,即抑制干扰来源、改善传播途径和增强受害设备抗扰能力,以提升整个系统的兼容性能。
1.1 采用滤波器抑制
滤波是最常见且有效的手段之一,它能隔离并降低输入端和输出端传入的一些有害信号,从而保护内部元件免受损害,同时也减轻了对外部环境可能带来的负面影响。在设计时通常会采用无源滤波技术(如图1所示),通过设置合适大小、高次谐波分量较小;或者采用有源滤波技术,如晶体管放大作用去平衡原有的干扰信号以达到目的(如图2)。
1.2 屏蔽技术与接地策略
屏蔽是一种非常有效的手段来减少交流辐射,并防止静态场和恒定磁场对系统造成不利影响。两种主要类型分别为静态屏蔽(防止静态场)和动态屏蔽(防止交变场)。整体上,将整套系统包裹于铜板或铁板等材料形成一层屏蔽罩,可显著降低向外发散的辐射水平。此外,在使用整体屏蔽时必须注意接缝处可能存在的问题,以及如何保持良好的散热效果,而不会导致成本过高。
1.3 PCB布局优化与接地处理
印刷线路板(PCB)上的布局优化至关重要,因为它直接关系到如何减少噪声耦合并最大限度地降低环路面积以避免串扰。此外,正确的地线设计对于提高抗噪能力至关键,它包括安全接地、工作接地以及屏蔽接地等三种基本类型,并确保交流与直流独立,不同模拟/数字部分的地线独立。
1.4 扩频调制法则及其应用
扩频调制是一种利用功率因数校正(PFC)网络来改变谐波分布,使它们分布在一个更宽范围内,从而降低特定频率范围内每个谐波信号发射强度。这一方法可以通过调整脉冲控制逻辑来实现扩频时钟信号,而无需增加额外的大型滤波器或复杂的物理结构,这使得扩频成为一种既高效又可靠且没有额外负担效率损失的手段。
1.5 PFC网络配置中的功率因数校正方案
为了解决输入电流畸形现象并降低输入侧发出的谐波含量,我们将PFC作为必不可少的一环加以实施。这种手段能够通过改善桥式整流后的输入特性来提高整个系统功率因数,无论是无源还是有 源PFC都能提供良好的解决方案,其中后者效果更佳但设计复杂一些。
结语:
总结来说,要想真正理解并克服由高频次转换过程中产生的心智障碍,我们需要从多个角度深入探讨这一领域。而通过结合理论知识实践经验,可以开发出更加精细化、高效能且经济实惠的人类科技产品,为全球用户带来更多便捷性同时保障他们健康安全。