電磁兼容學(xué)是一門綜合性學(xué)科,它涉及的理論包括數(shù)學(xué)、電磁場理論、天線與電波傳播、電路理論、信號分析、通訊理論、材料科學(xué)、生物醫(yī)學(xué)等。
進(jìn)行開關(guān)電源的電磁兼容性設(shè)計(jì)時(shí),首先進(jìn)行一個(gè)系統(tǒng)設(shè)計(jì),明確以下幾點(diǎn):
明確系統(tǒng)要滿足的電磁兼容標(biāo)準(zhǔn);
2. 確定系統(tǒng)內(nèi)的關(guān)鍵電路部分,包括強(qiáng)干擾源電路、高度敏感電路;
3. 明確電源設(shè)備工作環(huán)境中的電磁干擾源及敏感設(shè)備;
4. 確定對電源設(shè)備所要采取的電磁兼容性措施?! ?/span>
DC/DC變換器內(nèi)部噪聲干擾源分析
二極管的反向恢復(fù)引起噪聲干擾
在開關(guān)電源中常使用工頻整流二極管、高頻整流二極管、續(xù)流二極管等,由于這些二極管都工作在開關(guān)狀態(tài),如圖所示,在二極管由阻斷狀態(tài)到導(dǎo)通工作過程中,將產(chǎn)生一個(gè)很高的電壓尖峰VFP;在二極管由導(dǎo)通狀態(tài)到阻斷工作過程中,存在一個(gè)反向恢復(fù)時(shí)間trr,在反向恢復(fù)過程中,由于二極管封裝電感及引線電感的存在,將產(chǎn)生一個(gè)反向電壓尖峰VRP,由于少子的存儲與復(fù)合效應(yīng),會產(chǎn)生瞬變的反向恢復(fù)電流IRP,這種快速的電流、電壓突變是電磁干擾產(chǎn)生的根源。二極管反向恢復(fù)時(shí)電流電壓波形 二極管正向?qū)娏麟妷翰ㄐ?/span>。
開關(guān)管開關(guān)動(dòng)作時(shí)產(chǎn)生電磁干擾二極管反向恢復(fù)時(shí)電流電壓波形二極管正向?qū)娏麟妷翰ㄐ卧谡な?、推挽式、橋式變換器中,流過開關(guān)管的電流波形在阻性負(fù)載時(shí)近似矩形波,含有豐富的高頻成分,這些高頻諧波會產(chǎn)生很強(qiáng)的電磁干擾,在反激變換器中,流過開關(guān)管的電流波形在阻性負(fù)載時(shí)近似三角波,高次諧波成分相對較少。開關(guān)管在開通時(shí),由于開關(guān)時(shí)間很短以及逆變回路中引線電感的存在,將產(chǎn)生很大的dV/dt突變和很高的尖峰電壓,在開關(guān)管的關(guān)斷時(shí),由于關(guān)斷時(shí)間很短,將產(chǎn)生很大的di/dt突變和很高的電流尖峰,這些電流、電壓突變將產(chǎn)生很強(qiáng)的電磁干擾?! ?/span>
3.電感、變壓器等磁性元件引起的電磁干擾:在開關(guān)電源中存在輸入濾波電感、功率變壓器、隔離變壓器、輸出濾波電感等磁性元件,隔離變壓器初次級之間存在寄生電容,高頻干擾信號通過寄生電容耦合到次邊;功率變壓器由于繞制工藝等原因,原次邊耦合不理想而存在漏感,漏電感將產(chǎn)生電磁輻射干擾,另外功率變壓器線圈繞組流過高頻脈沖電流,在周圍形成高頻電磁場;電感線圈中流過脈動(dòng)電流會產(chǎn)生電磁場輻射,而且在負(fù)載突切時(shí),會形成電壓尖峰,同時(shí)當(dāng)它工作在飽和狀態(tài)時(shí),將會產(chǎn)生電流突變,這些都會引起電磁干擾。
4.控制電路中周期性的高頻脈沖信號如振蕩器產(chǎn)生的高頻脈沖信號等將產(chǎn)生高頻高次諧波,對周圍電路產(chǎn)生電磁干擾?! ?/span>
5.此外電路中還會有地環(huán)路干擾、公共阻抗耦合干擾,以及控制電源噪聲干擾等?! ?/span>
6.開關(guān)電源中的布線設(shè)計(jì)非常重要,不合理布線將使電磁干擾通過線線之間的耦合電容和分布互感串?dāng)_或輻射到鄰近導(dǎo)線上,從而影響其它電路的正常工作?! ?/span>
7.熱輻射產(chǎn)生的電磁干擾,熱輻射是以電磁波的形式進(jìn)行熱交換,這種電磁干擾影響其它電子元器件或電路的正常穩(wěn)定工作?! ?/span>
二、外界的電磁干擾
對于某一電子設(shè)備,外界對其產(chǎn)生影響的電磁干擾包括:電網(wǎng)中的諧波干擾、雷電、太陽噪聲、靜電放電,以及周圍的高頻發(fā)射設(shè)備引起的干擾?! ?/span>
三、電磁干擾的后果
電磁干擾將造成傳輸信號畸變,影響設(shè)備的正常工作。對于雷電、靜電放電等高能量的電磁干擾,嚴(yán)重時(shí)會損壞設(shè)備。而對于某些設(shè)備,電磁輻射會引起重要信息的泄漏?! ?/span>
四、開關(guān)電源的電磁兼容設(shè)計(jì)
了解了開關(guān)電源內(nèi)部及外部電磁干擾源后,我們還應(yīng)知道,形成電磁干擾機(jī)理的三要素是還有傳播途徑和受擾設(shè)備。因此開關(guān)電源的電磁兼容設(shè)計(jì)主要從以下三個(gè)方面入手:
減小干擾源的電磁干擾能量;
切斷干擾傳播途徑;
提高受擾設(shè)備的抗干擾能力?! ?/span>