为了按捺通讯开关电源遭到的电磁搅扰,处理其电磁兼容性问题,从开关电源的电磁搅扰,电磁兼容性等的特色动身,详细剖析共模/差模搅扰,传导搅扰和辐射搅扰,并依据相应的搅扰问题,提出了开关电源内部PCB布线、元器材散布要求,EMI滤波电路,典型的共模/差模搅扰滤波器及其改进办法。一同从电路规划,仪器设备等方面进行改进,然后到达开关电源的作业功能最优化。
现代通讯,电子、电气设备的正常作业都离不开电源。通讯电源在通讯设备中具有不行比较的重要位置。跟着通讯作业的飞速发展,手机、电话、电脑等通讯东西走人人们的日子,现已变得越来越遍及。通讯设备的不断更新,关于通讯开关电源的要求也越来越高。通讯开关电源具有体积小、重量轻、功率高、作业牢靠等长处,广泛应用于光数据传输、程控沟通、无线基站、有线电视体系及IP网络中,是电子电气设备正常作业的“心脏”。
1 通讯开关电源的搅扰
通讯开关电源要安稳作业就要有很强的抗电磁搅扰才能,关于电场,磁场及电磁波等要有满足的抗搅扰才能,确保本身能够正常作业以及通讯设备供电的安稳且不连续,一同也要不受通讯体系本身因通讯时电磁波带来的搅扰。一般来讲,开关电源遭到的搅扰源有电压电流快速改变构成的搅扰,传导搅扰和辐射搅扰。开关电源的搅扰来历有:开关电源的大功率开关管作业在高压大电流的切换状况,由导通切换为关断状况时构成浪涌电压,或由关断切换为导通状况时构成的浪涌电流,它们的高次谐波成分会经过空间向外发射或经过电源线的传导构成搅扰源。由关断切换为导通状况时,开关变压器副方的整流二极管受反方向康复特性的约束,发生尖峰状的反向电流,它与二极管结电容以及引线电感等构成阻尼正弦振动,也含有很多的谐波成分,构成搅扰。
通讯开关电源电磁搅扰特色:
(1)整流或续流二极管及主功率变压器在高压、大电流及高频开关的办法下作业,其电流电压快速改变会构成搅扰,然后构成开关电源内部作业的不安稳,使电源的功能下降。
(2)收发天线的极化,方向特性EMC辐射。通讯开关电源遭到:9 kHz~30 MHz的射频磁场搅扰;30~1 000 MHz的射频电场搅扰。
(3)部分电磁场经过开关电源机壳的缝隙,向周围空间辐射,与经过电源线、直流输出线发生的辐射电磁场,一同经过空间传达的办法,对其他高频设备及对电磁场比较灵敏的设备构成搅扰,引起其他设备作业反常。
因此,对通讯开关电源,要约束由负载线、电源线发生的传导搅扰圾空间传达时发生的辐射电磁场搅扰量,使它们能与处于同一环境中的其他电信设备均能够正常作业,互不发生搅扰。
2 国内外电磁兼容性规范
电磁兼容性是指设备或体系在其电磁环境中能正常作业且不对该环境中的任何事物构成不能接受的电磁搅扰的才能。国内外已有很多的电磁兼容性规范,为体系内的设备彼此到达电磁兼容性制订了约束条件。其间CISPR16、CISPR22及CISPR24构成了信息技能设备包通讯开关电源设备的电磁兼容性测验内容及测验办法要求,是现在通讯开关电源电磁兼容性规划的最基本要求。
3 开关电源的电磁兼容性问题剖析
通讯开关电源因作业在高电压大电流的开关作业状况下,其引起电磁兼容性问题的原因是适当杂乱的。有通讯体系的高频信号对开关电源的电磁搅扰;一同,开关电源由于本身的电路规划,PCB布线,元器材的功能等也会对通讯,或其他电子、电气设备发生搅扰。其间,按耦合通路来分,可分为传导搅扰和辐射搅扰两种;依照搅扰信号关于电路作用的形状不同,可将电源体系内的搅扰分为共模搅扰和差模搅扰两种。一般,线路电源线上的任何传导搅扰信号,都可表明成共模和差模搅扰两种办法。
在开关电源中,主功率开关管在高电压、大电流或以高频开关办法作业下,开关电压及开关电流的波形在阻性负载时近似为方波,波信号含有丰厚的高次谐波,该高次谐波的频谱可达方波频率的1 000次以上。由于电压差能够发生电场、电流的活动能够发生磁场,以及丰厚的谐波电压电流的高频部分在设备内部发生电磁场,然后构成设备内部作业的不安稳,使设备的功能下降。一同,由于电源变压器的漏电感及散布电容,以及主功率开关器材的作业状况并不是抱负的,在高频开或关时,常发生高频高压的尖峰谐波振动,该谐波振动发生的高次谐波,经过开关管与散热器问的散布电容传入内部电路或经过散热器及变压器向空间辐射。
通讯开关电源选用了有源功率因数校对,尽管操控杂乱,但作用与负载无关,进步了功率因数,使功能更佳。一同,开关电源选用软开关技能来下降电路开关功耗,削减噪声,进步电路的功率及牢靠性。可是,软开关无损吸收电路多运用L,C进行能量转移,运用二极管的单向导电功能完成能量的单向转化,因此,该谐振电路中的二极管成为电磁搅扰的一大搅扰源。
通讯开关电源中,一般运用储能电感及电容器组成L,C滤波电路,完成对差模及共模搅扰信号的滤波,以及沟通方波信号转化为滑润的直流信号。由于电感线圈的散布电容,导致了电感线圈的自谐振频率下降,然后使很多的高频搅扰信号穿过电感线圈,沿沟通电源线或直流输出线向外传达。滤波电容器,跟着搅扰信号频率的上升,由于引线电感的作用,导致电容量及滤波作用不断下降,直至到达谐振频率以上时,彻底失掉电容器的作用而变为理性。不正确地运用滤波电容及引线过长,也是发生电磁搅扰的一个原因。
4 电磁兼容性处理办法
(1)处理开关电源内部的电磁兼容性
减小通讯开关电源本身规划时的内部搅扰:按捺高频开关变压器的噪声,吸收缓冲,下降漏感;在电路规划时PCB的合理布线,尽量不走环线;搅扰比较重的放在一同,低频,低压搅扰小的远离;尽可能减小回路容纳的面积;正负导线尽可能挨近;增强输入/输出滤波电路的规划,改进APFC电路的功能,消除或许减小二极管的电流快速改变。其间常用的电路是零电压开关ZVS、零电流开关ZCS和准谐振ZVS/ZCS电路。该技能极大地下降了开关器材所发生的电磁搅扰。运用组合软开关技能结合的无损耗吸收技能与谐振式零电压技能、零电流技能的长处,处理在电路中因并联或串联谐振网络,发生的谐振损耗。对功率开关管波形整形;模拟与数字,高压与低压等的阻隔。
(2)消除电磁搅扰,进步开关电源的作业功能
消除通讯开关电源的传导搅扰和辐射搅扰传导搅扰首要是由于信号经电网传达,会对其他电子设备发生严峻搅扰,往往引起更严峻的问题。常用的按捺办法有:缓冲器法,削减耦合途径法,削减寄生元件法等。而传导搅扰的极限值,可参阅国标中的电磁兼容规范GB9254-1988,(386833.9-87,GB6833.4-1987,GB6833-1987。
在辐射研讨中天线是电磁辐射源,在开关电源电路中,主电路中的元器材、连线等都可认为是天线,一同手机电话等的MCU与LCD的数据线、地址线作业频率高,也是发生辐射搅扰的首要搅扰源。能够经过添加进步抗搅扰才能的器材进步易受外界搅扰的小信号电路的抗搅扰才能;并归纳考虑各种接地办法,进步全体的电磁兼容性。开关电源在输入电路中简单遭到共模/差模搅扰,此刻,能够运用EMI滤波电路按捺此搅扰。EMI滤波电路如图1(a)所示。其间,L1,L2为共模按捺电感,与C1~C7组成线路低通滤波器:C1,C4,C5用于按捺差模噪声,这儿选用0.33μF的聚丙烯薄膜电容器;C2,C3和C6,C7用于按捺共模噪声,由于它们装置在机壳和端子间,会有漏电电流流向机壳,为避免触电,这儿选用漏电流小,不易击穿和损坏的云母电容器,容量为3.300 pF和0.1μF;C1~C7耐压值均选为沟通250 V。
开关电源对内、外的搅扰及抗搅扰中,共模信号与开关器材的作业办法、散热器的装置及整机PCB板与机壳的衔接有适当杂乱的联系,共模信号在必定的条件下又可转变成差模信号。其间处理共模搅扰除了上述一般的EMI滤波电路,还可按如下电路图的思想在电路上改进,使开关电源能够在电路上改进然后进步功能。图1(b)为共模/差模搅扰滤波器典型电路,图1(c)为在图1(b)基础上变异的共模/差模搅扰滤波电路。
(3)阻隔电源与其他设备间的彼此搅扰,增强通讯开关电源的抗搅扰才能。在通讯端口及操控端口的小信号电路中,选用具有抗静电搅扰的器材。而单位脉冲搅扰的频谱最宽,简单以共模的办法传入操控电路内,可选用吸收式滤波器消除,减小共模电感的散布电容、加强输入电路的共模信号滤波来进步体系的抗扰功能。阻隔,屏蔽其他搅扰信号的搅扰,以及本身关于其他设备的搅扰。
堵截搅扰信号的传达途径:电磁屏蔽,用金属外壳加强屏蔽作用,并进行杰出的接地处理(留意大地与体系地不行接在一同),各操控单元间的大面积接地用接地板屏蔽,一同也能够改进开关电源内部作业的安稳性。
5 结语
本文剖析了通讯开关电源在作业时易遭到的搅扰及其特色,结合通讯技能,开关电源的相关功能指标,并参阅现在国内外电磁兼容性的规范,依据通讯开关电源的电磁兼容性问题提出了处理通讯开关%&&&&&%电磁兼容性的可行性办法,使通讯开关电源的作业功能进步。