电源开关之谜揭秘电磁干扰的奥秘与治愈技术

导语:随着现代电子技术和功率器件的发展,开关电源以其体积小、重量轻、高性能、高可靠性等特点被广泛应用于计算机及外围设备通信、自动控制、家用电器等领域。然而,开关电源在工作过程中会产生较强的电磁干扰,这些干扰信号不仅对电网造成污染,还直接影响到其他用电设备甚至电源本身的正常工作。

1 开关电源 电磁干扰抑制

1.1 采用滤波器抑制 电磁干扰

无源滤波技术

使用无线频率介质,如铜线或同轴缆进行传输。

在高频范围内使用LC滤波网络来过滤出高频噪声。

应用于交流输入端和直流输出端,以减少发射和接收之间的共模干扰。

有源滤波技术

利用晶体管放大功能,使得基极回路形成一个与主回路相反方向的补偿信号,从而降低共模干扰。

应用于低压小功率系统中,但由于结构复杂,成本较高。

1.2 屏蔽技术与接地技术

屏蔽法则

对发出電磁波部位进行屏蔽,以减少辐射效应。

对受電磁波影響元件进行屏蔽,以減少傳導效應。

接地法则

安全接地确保人身安全。

工作接地保证设备稳定运行。

屏蔽接地结合了静态屏蔽和动态屏蔽效果。

1.3 PCB设计抗馳技術

减少PCB面積以降低辐射能量释放:

尺寸缩小使得通道面积变小,从而减少辐射能量释放;

增加环形距离以减少串音;

静态屏护以防止静场影响;

动态屏护以防止交变场影响。

地线设计要考虑以下几点:

分离不同类型的地线(如交流与直流)。

功率地与弱化的地分离;

模拟/数字分离;

1.4 扩频调制技術

通过扩频调制将谐波分布在更宽带宽上,可以有效降低谐波发射强度。扩频时钟信号需要对脉冲控制输出调整成扩频时钟形式。这种方法既提高了EMI效率又可靠,不需增加额外组件或繁琐处理,也不会对效率造成负面影响。

1.5一次整流网络中的PFC校正网络

为了解决输入電流畸变问题,并降低諧wave含量,将功率因数校正(PFC)应用于開關電力是必要的。这可以通过無線功率因數校正(LC)網絡實現,或通過有線功率因數校正(IGBT)網絡實現。在無線方式下,輸入電壓與輸入電流保持同步,而在有線方式下則通過調節IGBT閃爍頻率來實現同步。此方法提高了開關設備與供應系統之間能量轉移効度,並且減輕了負載對供應系統之間所施加影響。

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