开关电源的抗干扰解决方法
抑制开关电源电磁干扰的措施
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抑制开关电源电磁干扰的措施开关电源存在着共模干扰和差模干扰两种电磁干扰形式。
根据上篇分析的电磁干扰源,结合它们的耦合途径,可以从EMI 滤波器、吸收电路、接地和屏蔽等几个方面来抑制干扰,把电磁干扰衰减到允许限度之内。
1.交流输入EMI 滤波器滤波是一种抑制传导干扰的方法,在电源输入端接上滤波器可以抑制来自电网的噪声对电源本身的侵害,也可以抑制由开关电源产生并向电网反馈的干扰。
电源滤波器作为抑制电源线传导干扰的重要单元,在设备或系统的电磁兼容设计中具有极其重要的作用。
电源进线端通常采用如图1 所示的EMI 滤波器电路。
该电路可以有效地抑制交流电源输入端的低频差模骚扰和高频段共模骚扰。
在电路中,跨接在电源两端的差模电容Cx1、Cx2 (亦称X 电容)用于滤除差模干扰信号,一般采用陶瓷电容器或聚脂薄膜电容器,电容值通常取0.1~ 0. 47F。
而中间连线接地的共模电容Cy1和Cy2 (亦称Y 电容)则用来短路共模噪声电流,取值范围通常为C1=C2 # 2200 pF。
抑制电感L1、L2 通常取100~ 130H,共模扼流圈L 是由两股等同并且按同方向绕制在一个磁芯上的线圈组成,通常要求其电感量L#15~ 25 mH。
当负载电流渡过共模扼流圈时,串联在火线上的线圈所产生的磁力线和串联在零线上线圈所产生的磁力线方向相反,它们在磁芯中相互抵消。
因此,即使在大负载电流的情况下,磁芯也不会饱和。
而对于共模干扰电流,两个线圈产生的磁场是同方向的,会呈现较大电感,从而起到衰减共模干扰信号的作用。
2.利用吸收电路开关电源产生EMI 的主要原因是电压和电流的急剧变化,因而需要尽可能地降低电路中电压和电流的变化率( du/ dt 和di/ dt )。
采取吸收电路能够抑制EMI,其基本原理就是在开关关断时为其提供旁路,吸收积蓄在寄生分布参数中的能量,从而抑制干扰的发生。
可以在开关管两端并联如图2( a)所示的RC 吸收电路,开关管或二极管在开通和关断过程中,管中产生的反向尖峰电流和尖峰电压,可以通过缓冲的方法予以克服。
开关电源中常用的几种抑制电磁干扰的措施
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开关电源中常用的几种抑制电磁干扰的措施形成电磁干扰的三要素是干扰源、传播途径和受扰设备。
因而,抑制电磁干扰也应该从这三方面着手。
首先应该抑制干扰源,直接消除干扰原因;其次是消除干扰源和受扰设备之间的耦合和辐射,切断电磁干扰的传播途径(见图2);第三是提高受扰设备的抗扰能力,减低其对噪声的敏感度。
目前抑制干扰的几种措施基本上都是用切断电磁干扰源和受扰设备之间的耦合通道,它们确是行之有效的办法。
常用的方法是屏蔽、接地和滤波。
图1 共模干扰采用屏蔽技术可以有效地抑制开关电源的电磁辐射干扰。
例如,功率开关管和输出二极管通常有较大的功率损耗,为了散热往往需要安装散热器或直接安装在电源底板上。
器件安装时需要导热性能好的绝缘片进行绝缘,这就使器件与底板和散热器之间产生了分布电容,开关电源的底板是交流电源的地线,因而通过器件与底板之间的分布电容将电磁干扰耦合到交流输入端产生共模干扰,解决这个问题的办法是采用两层绝缘片之间夹一层屏蔽片,并把屏蔽片接到直流地上,割断了射频干扰向输入电网传播的途径。
为了抑制开关电源产生的辐射,电磁干扰对其他电子设备的影响,可完全按照对磁场屏蔽的方法来加工屏蔽罩,然后将整个屏蔽罩与系统的机壳和地连接为一体,就能对电磁场进行有效的屏蔽。
电源某些部分与大地相连可以起到抑制干扰的作用。
例如,静电屏蔽层接地可以抑制变化电场的干扰;电磁屏蔽用的导体原则上可以不接地,但不接地的屏蔽导体时常增强静电耦合而产生所谓“负静电屏蔽”效应,所以仍以接地为好,这样使电磁屏蔽能同时发挥静电屏蔽的作用。
电路的公共参考点与大地相连,可为信号回路提供稳定的参考电位。
因此,系统中的安全保护地线、屏蔽接地线和公共参考地线各自形成接地母线后,最终都与大地相连.在电路系统设计中应遵循“一点接地”的原则,如果形成多点接地,会出现闭合的接地环路,当磁力线穿过该回路时将产生磁感应噪声,实际上很难实现“一点接地”。
因此,为降低接地阻抗,消除分布电容的影响而采取平面式或多点接地,利用一个导电平面(底板或多层印制板电路的导电平面层等)作为参考地,需要接地的各部分就近接到该参考地上。
开关电源的干扰分析及其抑制措施
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2 开关电源干扰耦合途径开关电源干扰耦合途径有两种方式:一种是传导耦合方式,另一种是辐射耦合方式。2.1 传导耦合传导耦合是骚扰源与敏感设备之间的主要耦合途径之一。传导耦合必须在骚扰源与敏感设备之间存在有完整的电路连接,电磁骚扰沿着这一连接电路从骚扰源传输电 磁骚扰至敏感设备,产生电磁干扰。按其耦合方式可分为电路性耦合、电容性耦合和电感性耦合。在开关电源中,这3种耦合方式同时存在,互相联系。2.1.1 电路性耦合电路性耦合是最常见、最简单的传导耦合方式。其又有以下几种:1)直接传导耦合导线经过存在骚扰的环境时,即拾取骚扰能量并沿导线传导至电路而造成对电路的干扰。2)共阻抗耦合由于两个以上电路有公共阻抗,当两个电路的电流流经一个公共阻抗时,一个电路的电流在该公共阻抗上形成的电压就会影响到另一个电路,这就是 共阻抗耦合。形成共阻抗耦合骚扰的有电源输出阻抗、接地线的公共阻抗等。2 .1.2 电容性耦合电容性耦合也称为电耦合,由于两个电路之生的尖峰电压是一种有较大幅度的窄脉冲,其频间存在寄生电容,使一个电路的电荷通过寄生电容影响到另一条支路。2.1.3 电感性耦合电感性耦合也称为磁耦合,两个电路之间存在互感时,当干扰源是以电源形式出现时,此电流所产生的磁场通过互感耦合对邻近信号形成干扰。2.2 辐射耦合通过辐射途径造成的骚扰耦合称为辐射耦合。辐射耦合是以电磁场的形式将电磁能量从骚扰源经空间传输到接受器。通常存在4种主要耦合途径:天线耦合、导线感 应耦合、闭合回路耦合和孔缝耦合。2.2.1 天线与天线间的辐射耦合在实际工程中,存在大量的天线电磁耦合。例如,开关电源中长的信号线、控制线、输入和输出引线等具有天线效应,能够接收电磁骚扰,形成天线辐射耦合。2.2.2 电磁场对导线的感应耦合开关电源的电缆线一般是由信号回路的连接线、功率级回路的供电线以及地线一起构成,其中每一根导线都由输入端阻抗、输出端阻抗和返回导线构成一个回路。因 此,电缆线是内部电路暴露在机箱外面的部分,最易受到骚扰源辐射场的耦合而感应出骚扰电压或骚扰电流,沿导线进入设备形成辐射骚扰。2.2.3 电磁场对闭合回路的耦合电磁场对闭合回路的耦合是指回路受感应最大部分的长度小于波长的1/4。在辐射骚扰电磁场的频率比较低的情况下,辐射骚扰电磁场与闭合回路的电磁耦合。2.2.4 电磁场通过孔缝的耦合电磁场通过孔缝的耦合是指辐射骚扰电磁场通过非金属设备外壳、金属设备外壳上的孔缝、电缆的编织金属屏蔽体等对其内部的电磁骚扰。3 抑制干扰的一些措施形成电磁干扰的三要素是骚扰源、传播途径和受扰设备。因而,抑制电磁干扰也应该从这三方面人手,采取适当措施。首先应该抑制骚扰源,直接消除干扰原因;其 次是消除骚扰源和受扰设备之间的耦合和辐射,切断电磁干扰的传播途径;第三是提高受扰设备的抗扰能力,减低其对噪声的敏感度。目前抑制干扰的几种措施基本 上都是用切断电磁骚扰源和受扰设备之间的耦合通道。常用的方法是屏蔽、接地和滤波。1)采用屏蔽技术可以有效地抑制开关电源的电磁辐射干扰,即用电导率良好的材料对电场进行屏蔽,用磁导率高的材料对磁场进行屏蔽。屏蔽有两个目的,一是限 制内部辐射的电磁能量泄漏出,二是防止外来的辐射干扰进入该内部区域。其原理是利用屏蔽体对电磁能量的反射、吸收和引导作用。为了抑制开关电源产生的辐 射,电磁骚扰对其他电子设备的影响,可完全按照对磁场屏蔽的方法来加工屏蔽罩,然后将整个屏蔽罩与系统的机壳和地连接为一体,就能对电磁场进行有效的屏 蔽。2)所谓接地,就是在两点间建立传导通路,以便将电子设备或元器件连接到某些叫作“地”的参考点上。接地是开关电源设备抑制电磁干扰的重要方法,电源某些 部分与大地相连可以起到抑制干扰的作用。在电路系统设计中应遵循“一点接地”的原则,如果形成多点接地,会出现闭合的接地环路,当磁力线穿过该环路时将产 生磁感应噪声。实际上很难实现“一点接地”,因此,为降低接地阻抗,消除分布电容的影响而采取平面式或多点接地,利用一个导电平面作为参考地,需要接地的 各部分就近接到该参考地上。为进一步减小接地回路的压降,可用旁路电容减少返回电流的幅值。在低频和高频共存的电路系统中,应分别将低频电路、高频电路、 功率电路的地线单独连接后,再连接到公共参考点上。3)滤波是抑制传导干扰的有效方法,在设备或系统的电磁兼容设计中具有极其重要的作用。EMI滤波器作为抑制电源线传导干扰的重要单元,可以抑制来自电网 的干扰对电源本身的侵害,也可以抑制由开关电源产生并向电网反馈的干扰。在滤波电路中,还采用很多专用的滤波元件,如穿心电容器、三端电容器、铁氧体磁 环,它们能够改善电路的滤波特性。恰当地设计或选择滤波器,并正确地安装和使用滤波器,是抗干扰技术的重要组成部分。选择滤波器时要注意以下几点:(1)明确工作频率和所要抑制的干扰频率,如两者非常接近,则需要应用频率特性非常陡峭的滤波器,才能把两种频率分开;(2)保证滤波器在高压情况下能够可靠地工作;(3)滤波器连续通以最大额定电流时,其温升要低,以保证在该额定电流连续工作时,不破坏滤波器中元件的工作性能;(4)为使工作时的滤波器频率特性与设计值相符合,要求与它连接的信号源阻抗和负载阻抗的数值等于设计时的规定值:(5)滤波器必须具有屏蔽结构,屏蔽箱盖和本体要有良好的电接触,滤波器的电容引线应尽量短,最好选用短引线低电感的穿心电容;(6)要有较高的工作可靠性,因为作防护电磁干扰用的滤波器,其故障往往比其他元器件的故障更难找。安装滤波器时应注意以下几点:(1)电源线路滤波器应安装在离设备电源人口尽量靠近的地方,不要让未经过滤波器的电源线在设备框内迂回;(2)滤波器中的电容器引线应尽可能短,以免因引线感抗和容抗在较低频率上谐振;(3)滤波器的接地导线上有很大的短路电流通过,会引起附加的电磁辐射,故应对滤波器元件本身进行良好的屏蔽和接地处理;(4)滤波器的输人和输出线不能交叉,否则会因滤波器的输入和输出电容耦合通路引起串扰,从而降低滤波特性,通常的办法是输入和输出端之间加隔板或屏 蔽层。4 结语开关电源产生电磁干扰的因素还有很多,抑制电磁干扰还有大量的工作要做。全面抑制开关电源的各种噪声将使开关电源更加安全可靠地运行。
开关电源的抗干扰措施
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开关电源的抗干扰措施1电路的隔离1.1开关电源电路隔离方式开关电源包括两部分,即变换部分与控制部分。
前者属于功率流强电范畴,后者属于信息流弱电范畴。
一般情况下前者是主电磁干扰源,后者是被干扰对象。
为了使电力电子设备可靠地运行,除了解决变换部分与控制部分之间的电气隔离外,还要解决控制部分的抗电磁干扰的问题,特别是当变换部分处于高电压、强电流、高频变换情况下尤其重要。
抗干扰问题实质上是解决电力电子设备的电磁兼容问题。
隔离技术是电磁兼容性中的重要技术之一,并且随着数字式开关电源的研究与开发,也是提高单片机抗干扰能力的重要措施。
在开关电源中,电路隔离主要有:模拟电路的隔离、数字电路的隔离、数字电路与模拟电路之间的隔离。
主要目的是通过隔离元器件把噪声干扰的路径切断,从而达到抑制噪声干扰的效果。
开关电源的模拟信号控制系统的隔离与测量系统中模拟信号的隔离类似,即交流信号一般采用变压器隔离,直流信号一般采用线性隔离器(如线性光电耦合器)隔离。
数字电路的隔离主要有:脉冲变压器隔离、光电耦合器隔离等。
其中数字量输入隔离方式主要采用脉冲变压器隔离、光电耦合器隔离;而数字量输出隔离方式主要采用光电耦合器隔离、高频变压器隔离(个别情况下采用)。
在采用了电路隔离的措施以后,绝大多数电路都能够取得良好的抑制噪声效果,使开关电源符合电磁兼容性的要求。
1.2变压器耦合隔离1.2.1变压器耦合变压器只能传输交流信号,不能传输直流信号。
因此对地线的低频干扰具有较好的抑制能力,并且电路单元间传输的信号电流只能在变压器绕组中流过,不流经地线,也可以避免对其他电路的干扰,如图1所示。
1.2.2脉冲变压器隔离脉冲变压器的匝数较少,而且一次绕组和二次绕组分别绕于铁氧体磁心的两侧,这种工艺使得它的分市电容很小,仅为几个皮法,所以可作为脉冲信号的隔离元件。
脉冲变压器传递输入、输出脉冲信号时,不传递直流分量,因而在微电子技术控制系统中得到了广泛的应用。
pmos开关电路抗干扰措施
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pmos开关电路抗干扰措施PMOS(P-type metal oxide semiconductor)开关电路是一种常见的电路配置,可用于实现数字逻辑功能,信号放大和开关等。
当在实际应用中使用PMOS开关电路时,其性能可能会受到各种干扰的影响,例如电源噪声、电磁干扰、时序冲突等。
为了保证电路的正常运行和稳定性,我们需要采取一定的措施来降低这些干扰。
下面将介绍几种常见的抗干扰措施。
1.电源滤波:在PMOS开关电路的电源输入端添加电源滤波器,可以有效地滤除电源中的高频噪声和纹波。
这可以通过各种电源滤波电路实现,例如LC滤波器、RC滤波器、降压稳压器等。
这些滤波电路可以使电路的供电稳定,并显著降低输入信号中的噪声。
2.接地设计:良好的接地设计是抗干扰的重要因素之一、将PMOS开关电路的接地点接近于电源接地,可以帮助降低电磁噪声的干扰。
此外,还可以通过使用单点接地和分层接地的方法,减少地线回流和环路产生的干扰。
3.屏蔽设计:采用屏蔽设计可以有效地隔离外部电磁干扰对PMOS开关电路的影响。
可以在电路周围加入金属屏蔽罩或金属屏蔽层,将电路与外部环境隔离开,以防止外部电磁噪声的干扰。
4.场效应管选型:不同型号的PMOS场效应管具有不同的抗干扰能力。
在设计中,应该选择那些具有较高抗干扰性能的PMOS场效应管,以提高电路的噪声容限。
此外,还可以采用双极性晶体管(BJT)和JFET等其他器件来代替PMOS场效应管,以提高抗干扰的能力。
5.触发电路设计:在PMOS开关电路中,触发电路的设计也对抗干扰至关重要。
正确设计触发电路,可以减少电路在切换过程中产生的噪声和共模干扰。
例如,可以使用RC滤波器、稳压电路、低噪声放大器等技术手段,优化触发电路的性能。
6.接口电路隔离:当将PMOS开关电路连接到其他电路或外部设备时,接口电路隔离也是十分重要的。
通过添加光耦隔离、变压器隔离或基于光纤传输的隔离装置,可以有效地隔离外部干扰,并提供更高的抗干扰能力。
解析几种有效的开关电源电磁干扰的抑制措施
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解析几种有效的开关电源电磁干扰的抑制措施
有效的开关电源电磁干扰抑制措施包括:
1. 选择合适的滤波器:在开关电源输入端、输出端以及变压器绕组的附近安装滤波器,可以有效滤除高频噪声和突变噪声,减少电磁辐射。
2. 使用磁性材料:在开关电源变压器绕组的附近使用磁性材料,如铁氧体、铁氟龙等,可以有效吸收和屏蔽电磁干扰。
3. 地线布局:合理布置地线,减少电磁干扰。
不同元器件的地线要分开布局,避免共
用一个接地点。
4. 合理选择元器件:选择低电阻、低电感、低容值的元器件,减少电路中的谐振,降
低电磁干扰。
5. 优化电路设计:合理布局和连接元器件,减少信号回路,增加信号路径的隔离,减
少电磁干扰。
6. 使用屏蔽材料:在开关电源敏感部分使用屏蔽材料,如铝箔、铁氧网、铜网等,将
电磁辐射封锁在内部。
7. 设计良好的接地系统:确保良好的接地系统,包括减少接地回路的电阻,建立良好
的接地连接。
8. 符合电磁兼容性标准:在设计和生产过程中遵循电磁兼容性标准,如EMC(电磁兼容性)标准,确保产品符合相关电磁干扰限制。
以上是一些常见的有效的开关电源电磁干扰抑制措施,根据具体的应用场景和需求,还可以采取其它的措施来减少电磁干扰的影响。
开关电源抗干扰的措施
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开关电源抗干扰的措施本文从屏蔽、接地、PCB板的布局与布线几方面,对开关电源电路的抗干扰措施进行了详尽的分析讨论,以确保开关电源的正常工作。
标签:屏蔽接地抗干扰电磁兼容开关电源一般采用脉冲宽度调制技术,其特点是频率高、效率高、功率密度高。
然而,由于其开关器件工作在高频通断状态,高频的快速瞬变过程本身就是电磁干扰源,它产生的电磁干扰直接危害着电子设备的正常工作,为了确保开关电源工作的可靠性,必须进行抗干扰设计。
抗干扰措施包括屏蔽、接地、PCB 板的布局与布线等,这里仅对屏蔽、接地、PCB板的布局与布线这几种抗干扰措施进行分析讨论。
1.屏蔽技术。
抑制开关电源电磁干扰的有效方法是屏蔽。
即用导电良好的材料对电场进行屏蔽,用导磁率高的材料对磁场进行屏蔽。
用电磁屏蔽的方法解决EMI问题的好处是不会影响电路的正常工作。
屏蔽技术可分为对发出电磁波部位的屏蔽和易受电磁波影响的元器件的屏蔽。
在开关电源中,可发出电磁波的元器件是指变压器、电感器、功率器件等,通常在其周围采用铜板或铁板作为屏蔽,使其电磁波产生衰减。
对抗电磁波较弱的元器件,必要的情况下也应采取相应的屏蔽措施。
2.接地技术。
(1)接地。
接地技术是开关电源抗干扰技术和电磁兼容技术的重要内容之一。
不正确的工作接地反而会增加干扰。
比如共地线干扰、地环路干扰等。
为防止各种电路在工作中产生互相干扰,使之能相互兼容地工作,根据电路的性质,将工作接地分为不同的种类。
(2)交流地与直流地分开。
一般交流电源的零线是接地的。
但由于存在接地电阻和其上流过的电流,导致电源的零线电位并非为大地的零电位。
另外,交流电源的零线上往往存在很多干扰如果交流电源地与直流电源地不分开,将对直流电源和后续的直流电路正常工作产生影响。
因此,在开关电源中采用把交流电源地与直流电源地分开的浮地技术,可以隔离来自交流电源地线的干扰。
(3)模拟地与数字地分开。
随着数字开关电源的开发,为了抑制对数字芯片的干扰,数字芯片与模拟电路必须进行隔离。
开关电源电磁兼容设计及电磁骚扰的抑制总结
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开关电源电磁兼容设计及电磁骚扰的抑制总结开关电源电磁兼容(EMC)设计及电磁骚扰的抑制是在开关电源设计中不可避免的问题。
为了确保设备在工作时不会产生电磁干扰或受到电磁干扰的影响,我们需要采取一些措施来保证电磁兼容性。
以下是一些关键点,总结了开关电源的电磁兼容设计和电磁骚扰抑制的方法。
1.开关电源的布局设计:-尽量减小导线的长度和面积,在布局时要避免导线的交叉和平行排列,尤其是高频信号线和低频信号线。
-将高频部分布局在一起,低频部分布局在一起,以减少电磁干扰。
-使用多层PCB板设计,将地线、电源线和信号线分层布局,以降低电磁辐射和互相干扰。
2.滤波器设计:-在输入和输出端口附近添加滤波器,以减少电磁干扰的传播。
-使用电源滤波器,以减少电源线上的高频噪声。
-使用输入和输出滤波器,以降低辐射和传导的电磁干扰。
3.接地设计:-使用良好的接地方法,包括终端接地、屏蔽接地和共地接法,以降低电磁辐射和互相干扰。
-在布局时,将地线设计为低阻抗、低干扰的传输路径,确保电磁干扰的可靠耗散。
4.耦合器件的选择:-在开关和滤波器中选择适当的元器件,如电感、电容和变压器,以减少电磁辐射和传导的干扰。
-使用优质的耦合器件,具有更好的电磁兼容性和抑制电磁骚扰的能力。
5.使用屏蔽和接地:-在关键部位使用屏蔽盖板或屏蔽罩,以减少电磁辐射和传导的干扰。
-在电源线和信号线上使用屏蔽,并正确地接地屏蔽以提高电磁兼容性。
6.EMI测试和符合性认证:-完成EMI测试,以确保产品符合相关标准和规定。
-定期进行EMI测试,并及时修正和改进设计,以满足不断变化的要求和标准。
总之,开关电源电磁兼容设计及电磁骚扰的抑制是在开关电源设计中不可或缺的部分。
通过合理的布局设计、滤波器设计、接地设计、耦合器件选择、屏蔽和接地以及EMI测试和符合性认证等措施,我们可以有效地降低电磁辐射和传导的干扰,提高开关电源的电磁兼容性,保证产品的可靠性和稳定性。
开关电源的抗干扰解决方法(3)
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开关电源的抗干扰解决方法(3)开关电源的抗干扰解决方法图4 高频工作下的元件频率特性2 开关电源emi抑制措施电磁兼容的三要素是干扰源、耦合通路和敏感体,抑制以上任何一项都可以减少电磁干扰问题。
开关电源工作在高电压大电流的高频开关状态时,其引起的电磁兼容性问题是比较复杂的。
但是,仍符合基本的电磁干扰模型,可以从三要素入手寻求抑制电磁干扰的方法。
2.1 抑制开关电源中各类电磁干扰源为了解决输入电流波形畸变和降低电流谐波含量,开关电源需要使用功率因数校正(pfc)技术。
pfc技术使得电流波形跟随电压波形,将电流波形校正成近似的正弦波。
从而降低了电流谐波含量,改善了桥式整流电容滤波电路的输入特性,同时也提高了开关电源的功率因数。
软开关技术是减小开关器件损耗和改善开关器件电磁兼容特性的重要方法。
开关器件开通和关断时会产生浪涌电流和尖峰电压,这是开关管产生电磁干扰及开关损耗的主要原因。
使用软开关技术使开关管在零电压、零电流时进行开关转换可以有效地抑制电磁干扰。
使用缓冲电路吸收开关管或高频变压器初级线圈两端的尖峰电压也能有效地改善电磁兼容特性。
输出整流二极管的反向恢复问题可以通过在输出整流管上串联一个饱和电感来抑制,如图5所示,饱和电感ls与二极管串联工作。
饱和电感的磁芯是用具有矩形bh曲线的磁性材料制成的。
同磁放大器使用的材料一样,这种磁芯做的电感有很高的磁导率,该种磁芯在bh曲线上拥有一段接近垂直的线性区并很容易进入饱和。
实际使用中,在输出整流二极管导通时,使饱和电感工作在饱和状态下,相当于一段导线;当二极管关断反向恢复时,使饱和电感工作在电感特性状态下,阻碍了反向恢复电流的大幅度变化,从而抑制了它对外部的干扰。
图5 饱和电感在减小二极管反向恢复电流中的应用2.2 切断电磁干扰传输途径——共模、差模电源线滤波器设计电源线干扰可以使用电源线滤波器滤除,开关电源emi滤波器基本电路如图6所示。
一个合理有效的开关电源emi滤波器应该对电源线上差模干扰和共模干扰都有较强的抑制作用。
开关电源PCB的抗干扰技术
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开关电源PCB的抗干扰技术开关电源PCB的抗干扰技术印制电路板的设计质量不仅直接影响开关电源产品的可靠性,还关系到开关电源产品稳定性,甚至是开关电源产品的成败。
因此在设计时要充分考虑印制板的抗干扰性能,其中有电磁兼容性。
抗干扰设计包括抑制噪声干扰、切断噪声传递途径、降低接受干扰灵敏度。
在设计印制板时,应注意如下事项:1.减少辐射噪声:开关电源电路板在工作时会向外辐射噪声,往往信号线经地传递到机壳,引起谐振,由机壳向外辐射强烈的辐射噪声,这时应做到使用多层印制电路板,以中间层作电源线或地线,将电源线密封在板内,可有效预防电路辐射和接收噪声。
其一印制电路板“满接地”。
绘制高频电路时,除尽量加粗地线外,应把电路板没被占用的所有面积都作为接地线,这样可以有效降低寄生电感,减小噪声辐射。
2.妥善布设印制导线:布线是印制电路板设计图形化的关键阶段,板上的铜箔导线及相邻导线间串扰原因将决定开关电源印制板的抗干扰度,合理布线可获得最佳性能,布线应注意:①布线密度应综合结构及电性能要求,力求简单、均匀,导线最小宽度和间距不小于0.3mm,条件允许可适当加宽导线及间距;②信号线最好集中于PCB板的中央,力求靠近地线或用地包围它,信号线避免长距离的平行线,线的拐角应设计为135度走向,切忌成90度或者更小角度;③相邻布线导线采用垂直、斜交或弯曲走线,以减小寄生耦合,高频开关电源信号线切忌相互平行;④尽量缩短输入引线,提高输入阻抗,对模拟信号输入加屏蔽,若模拟、数字两信号都有时,宜将两地线隔离。
布设导线时尽量减小金属化过孔,以提高整块印制板的可靠性。
3.抑制电源线和地线阻抗引起的振荡:注意降低开关电源和地线阻抗,对公共阻抗、串扰和反射等引起的波形畸变和振荡需采取措施,当浪涌电流流进印制板时,会产生电源尖峰噪声,这是导线引起的干扰,这时应该在电源电路与地线间接入旁路电容,以缩短浪涌电流的途径,免除干扰。
4.正确运用抗干扰元器件:根据噪声的不同特点,正确选用抗干扰元器件,用二极管、压敏电阻吸收浪涌电压,用变压器隔离电源噪声,用电路滤波器滤除频段干扰信号,用阻容元件对干扰电压电流采取旁路、吸收、隔离、滤除、去耦等措施。
开关电源EMI整改频段干扰原因及抑制办法(最终版)

开关电源EMI整改频段干扰原因及抑制办法(最终版)第一篇:开关电源EMI整改频段干扰原因及抑制办法(最终版)开关电源EMI整改频段干扰原因及抑制办法开关电源EMI整改中,关于不同频段干扰原因及抑制办法:1MHZ以内以差模干扰为主1.增大X电容量;2.添加差模电感;3.小功率电源可采用PI型滤波器处理(建议靠近变压器的电解电容可选用较大些)。
1MHZ-5MHZ差模共模混合采用输入端并联一系列X电容来滤除差摸干扰并分析出是哪种干扰超标并以解决,1.对于差模干扰超标可调整X电容量,添加差模电感器,调差模电感量;2.对于共模干扰超标可添加共模电感,选用合理的电感量来抑制;3.也可改变整流二极管特性来处理一对快速二极管如FR107一对普通整流二极管1N4007。
5M以上以共摸干扰为主,采用抑制共摸的方法。
对于外壳接地的,在地线上用一个磁环串绕2-3圈会对10MHZ以上干扰有较大的衰减作用;可选择紧贴变压器的铁芯粘铜箔,铜箔闭环.处理后端输出整流管的吸收电路和初级大电路并联电容的大小。
20-30MHZ1.对于一类产品可以采用调整对地Y2电容量或改变Y2电容位置;2.调整一二次侧间的Y1电容位置及参数值;3.在变压器外面包铜箔;变压器最里层加屏蔽层;调整变压器的各绕组的排布。
4.改变PCBLAYOUT;5.输出线前面接一个双线并绕的小共模电感;6.在输出整流管两端并联RC滤波器且调整合理的参数;7.在变压器与MOSFET之间加BEADCORE;8.在变压器的输入电压脚加一个小电容。
9.可以用增大MOS驱动电阻.30-50MHZ 普遍是MOS管高速开通关断引起1.可以用增大MOS驱动电阻;2.RCD缓冲电路采用1N4007慢管;3.VCC供电电压用1N4007慢管来解决;4.或者输出线前端串接一个双线并绕的小共模电感;5.在MOSFET的D-S脚并联一个小吸收电路;6.在变压器与MOSFET之间加BEADCORE;7.在变压器的输入电压脚加一个小电容;8.PCB心LAYOUT时大电解电容,变压器,MOS构成的电路环尽可能的小;9.变压器,输出二极管,输出平波电解电容构成的电路环尽可能的小。
开关电源传导骚扰和辐射骚扰解决方法

开关电源传导骚扰和辐射骚扰解决方法开关电源是一种常见的电源供应器,在电子设备中广泛应用。
但是,开关电源工作时会产生电磁辐射和传导骚扰问题。
为了解决这些问题,可以采取以下方法:1.电磁屏蔽材料的使用:使用电磁屏蔽材料将开关电源封装起来,阻挡电磁辐射的传播,减少对周围设备和人员的骚扰。
这种材料通常是在电源外部或内部的铁壳上加上一层导电材料,如铜箔。
通过将电磁波引导到导体上,使其在外部不能通过,并通过接地,排除电磁波。
2.优化电源布线:合理优化电源布线,减少线路长度和交叉区域,减少电磁辐射。
如果电源线和信号线发生交叉,可以采取绕线或分离线路的方式,避免相互干扰,减少传导骚扰。
3.使用滤波器:在开关电源输入和输出端之间安装滤波器,可以抑制输入和输出信号的噪声,减少骚扰。
输入滤波器通常是由电容器和电感器组成,用于消除输入端的高频噪声。
输出滤波器通常是由电容器和电感器组成,用于消除输出端的高频噪声。
4.电源线的屏蔽:使用屏蔽电源线可以减少电磁辐射和传导骚扰。
屏蔽电源线通过在电源线外部包裹一层金属网或箔片,将电磁辐射和传导骚扰限制在金属屏蔽层内部。
5.合理设计散热系统:开关电源工作时会产生较大的热量,如果不能有效散热,会影响电源的工作效率,并可能导致电磁辐射和传导骚扰。
因此,电源的散热系统设计应合理,采用优质散热材料和风扇等散热设备,确保电源的正常工作和延长寿命。
6.选择高质量的开关电源产品:选择经过认证的高质量开关电源产品,这些产品通常具有较低的辐射和骚扰,较好的EMC性能。
这些产品经过专业的测试和验证,能够有效减少对其他设备的影响。
7.定期维护和检修:开关电源在长时间使用后,可能出现故障或老化现象,会导致电磁辐射和传导骚扰的增加。
因此,定期进行维护和检修工作,及时发现和解决问题,可以减少对设备和人员的骚扰。
总之,开关电源的电磁辐射和传导骚扰是一个需要重视的问题,可以通过采取合适的措施来解决。
这些方法包括使用电磁屏蔽材料、优化电源布线、使用滤波器、使用屏蔽电源线、合理设计散热系统、选择高质量产品以及定期维护和检修等。
开关电源的抗干扰解决方法

开关电源的抗干扰解决方法开关电源的抗干扰解决方法EMI干扰源对开关电源干扰的解决方案一般来说,来自外界辐射,雷击、或电网的抖动、等对电源开关的相关组成器件如整流二极管,高频变压器,功率开关管等外部环境的干扰是开关电源的EMI干扰源的主要体现。
首先:介绍辐射干扰的传输通道(1)在开关电源中,能构成辐射干扰源的元器件和导线均可以被假设为天线,从而利用电偶极子和磁偶极子理论进行分析;二极管、电容、功率开关管可以假设为电偶极子,电感线圈可以假设为磁偶极子;(2)没有屏蔽体时,电偶极子、磁偶极子,产生的电磁波传输通道为空气(可以假设为自由空间);(3)有屏蔽体时,考虑屏蔽体的缝隙和孔洞,按照泄漏场的数学模型进行分析处理。
其次:是传导干扰的传输通道(1)容性耦合(2)感性耦合(3)电阻耦合a.公共电源内阻产生的电阻传导耦合b.公共地线阻抗产生的电阻传导耦合c.公共线路阻抗产生的电阻传导耦合以下是EMI干扰源相关的抑制方案:1.高频变压器的屏蔽为防止高频变压器的漏磁对周围电路产生干扰,可采用屏蔽带来屏蔽高频变压器的漏磁场。
屏蔽带一般由铜箔制作,绕在变压器外部一周,并进行接地,屏蔽带相对于漏磁场来说是一个短路环,从而抑制漏磁场更大范围的泄漏。
高频变压器,磁心之间和绕组之间会发生相对位移,从而导致高频变压器在工作中产生噪声(啸叫、振动)。
涡街流量计为防止该噪声,需要对变压器采取加固措施:(1)用环氧树脂将磁心(例如EE、EI磁心)的三个接触面进行粘接,抑制相对位移的产生;(2)用“玻璃珠”(Glass beads)胶合剂粘结磁心,效果更好。
分开来讲开关电源EMI抑制有9大措施:(1)合理的PCB设计OFweek电源网–中国电源行业门户(2)压敏电阻的合理应用,以降低浪涌电压(3)减小dv/dt和di/dt(降低其峰值、减缓其斜率)(4)阻尼网络抑制过冲(5)采用合理设计的电源线滤波器(6)采用软恢复特性的二极管,以降低高频段EMI(7)有源功率因数校正,以及其他谐波校正技术(8)有效的屏蔽措施(9)合理的接地处理开关电源的电磁干扰问题研究和解决方法2017-03-22 16:06 | #2楼0 引言近年来,开关电源以其效率高、体积小、输出稳定性好的优点而迅速发展起来。
怎样抑制开关电源的电磁干扰

怎样抑制开关电源的电磁干扰通常开关电源EMI控制主要采用滤波技术、屏蔽技术、密封技术、接地技术等。
EMI干扰按传播途径分为传导干扰和辐射干扰。
开关电源主要是传导干扰,且频率范围最宽,约为10kHz一30MHz。
抑制传导干扰的对策基本上10kHz 一150kHz、150kHz一10MHz、10MHz以上三个频段来解决。
10kHz一150kHz范围内主要是常态干扰,一般采用通用LC滤波器来解决。
150kHz一10 MHz范围内主要是共模干扰,通常采用共模抑制滤波器来解决。
10MHz以上频段的对策是改进滤波器的外形以及采取电磁屏蔽措施。
采用交流输入EMI滤波器通常干扰电流在导线上传输时有两种方式:共模方式和差模方式。
共模干扰是载流体与大地之间的干扰:干扰大小和方向一致,存在于电源任何一相对大地、或中线对大地间,主要是由du/dt产生的,di/dt也产生一定的共模干扰。
而差模干扰是载流体之间的干扰:干扰大小相等、方向相反,存在于电源相线与中线及相线与相线之间。
干扰电流在导线上传输时既可以共模方式出现,也可以差模方式出现;但共模干扰电流只有变成差模干扰电流后,才能对有用信号构成干扰。
交流电源输人线上存在以上两种干扰,通常为低频段差模干扰和高频段共模干扰。
在一般情况下差模干扰幅度小、频率低、造成的干扰小;共模干扰幅度大、频率高,还可以通过导线产生辐射,造成的干扰较大。
若在交流电源输人端采用适当的EMI滤波器,则可有效地抑制电磁干扰。
电源线EMI滤波器基本原理如图1所示,其中差模电容C1、C2用来短路差模干扰电流,而中间连线接地电容C3、C4则用来短路共模干扰电流。
共模扼流圈是由两股等粗并且按同方向绕制在一个磁芯上的线圈组成。
如果两个线圈之间的磁藕合非常紧密,那么漏感就会很小,在电源线频率范围内差模电抗将会变得很小;当负载电流流过共模扼流圈时,串联在相线上的线圈所产生的磁力线和串联在中线上线圈所产生的磁力线方向相反,它们在磁芯中相互抵消。
开关电源的抗干扰解决方法(2)
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开关电源的抗干扰解决方法(2)开关电源的抗干扰解决方法电源线噪声是电网中各种用电设备产生的电磁骚扰沿着电源线传播所造成的。
电源线噪声分为两大类:共模干扰、差模干扰。
共模干扰(common-mode interference)定义为任何载流导体与参考地之间的不希望有的电位差;差模干扰(differential-mode interference)定义为任何两个载流导体之间的不希望有的电位差。
两种干扰的等效电路如图2[1]所示。
图中cp1为变压器初、次级之间的分布电容,cp2为开关电源与散热器之间的分布电容(即开关管集电极与地之间的分布电容)。
(a)共模干扰(b)差模干扰图2 两种干扰的等效电路如图2(a)所示,开关管v1由导通变为截止状态时,其集电极电压突升为高电压,这个电压会引起共模电流icm2向cp2充电和共模电流icm1向cp1充电,分布电容的充电频率即开关电源的工作频率。
则线路中共模电流总大小为(icm1+icm2)。
如图2(b)所示,当v1导通时,差模电流idm和信号电流il沿着导线、变压器初级、开关管组成的回路流通。
由等效模型可知,共模干扰电流不通过地线,而通过输入电源线传输。
而差模干扰电流通过地线和输入电源线回路传输。
所以,我们设置电源线滤波器时要考虑到差模干扰和共模干扰的区别,在其传输途径上使用差模或共模滤波元件抑制它们的干扰,以达到最好的滤波效果。
1.2 输入电流畸变造成的噪声开关电源的输入普遍采用桥式整流、电容滤波型整流电源。
如图3所示,在没有pfc功能的输入级,由于整流二极管的非线性和滤波电容的储能作用,使得二极管的导通角变小,输入电流i成为一个时间很短、峰值很高的周期性尖峰电流。
这种畸变的电流实质上除了包含基波分量以外还含有丰富的高次谐波分量。
这些高次谐波分量注入电网,引起严重的谐波污染,对电网上其他的电器造成干扰。
为了控制开关电源对电网的污染以及实现高功率因数,pfc电路是不可或缺的部分。
开关电源的电磁干扰及噪声抑制方法
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开关电源的电磁干扰及噪声抑制方法开关电源是现代电子应用中常见的一种电源形式,其工作原理是通过开关管开关控制输入电压的大小和频率以实现电压转换。
但是,开关电源在工作过程中会产生电磁干扰和噪声,对其他电子设备的正常工作产生影响。
因此,为了抑制开关电源的电磁干扰和噪声,在设计和使用开关电源时需要采取一些措施。
首先,开关电源产生的电磁干扰主要包括导向式干扰和辐射式干扰。
导向式干扰是指开关电源通过引线或线路对周围设备产生的电磁干扰,辐射式干扰是指开关电源通过电磁波辐射对周围设备产生的干扰。
对于导向式干扰,可以采取以下措施进行抑制:1.滤波器:在开关电源的输入和输出端加装滤波器,用于滤除高频噪声和电磁干扰。
常用的滤波器有LC滤波器、RC滤波器和Pi型滤波器等。
2.输入电源线路的处理:尽量缩短输入电源线路的长度,采用屏蔽线材,减小电磁干扰的传播路径。
同时,在输入电源线上添加额外的滤波电容和电感,抑制高频噪声。
3.地线处理:通过合理布置地线,减小接地电阻,提高地线的抗干扰能力。
将开关电源的地线与其他设备的接地点连接,共用同一个地线。
对于辐射式干扰,可以采取以下措施进行抑制:1.屏蔽:在开关电源的外壳上添加金属屏蔽罩,减少电磁辐射。
金属屏蔽罩应与开关电源的地线连接,以形成完整的屏蔽。
2.PCB设计:在开关电源的PCB板设计中,合理布局信号和电源线路,减小线路的长度。
同时,采用地平面和电源平面屏蔽,减少信号线和电源线的交叉和干扰。
3.使用低频率开关管:低频率工作的开关管辐射干扰较小,可以有效降低开关电源的电磁辐射干扰。
此外1.选择合适的元器件:选用带有防干扰措施的元器件,如具有抗干扰特性的电解电容和电感器件,减小干扰的产生和传播。
2.电源输出滤波:在开关电源的输出端添加滤波电容和电感,减小输出电压的纹波和噪声。
3.接地处理:通过合理的接地设计和连接方式,减小接地电阻,提高接地抗干扰能力。
4.EMI滤波器:在开关电源的输入端和输出端加装EMI滤波器,进一步滤除高频噪声和电磁干扰。
开关电源电磁干扰的控制技术
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开关电源电磁干扰的控制技术要解决开关电源的电磁干扰问题,可从3个方面入手:1)减小干扰源产生的干扰信号;2)切断干扰信号的传播途径;3)增强受干扰体的抗干扰能力。
因此,开关电源电磁电磁干扰要控制技术主要有:电路措施、EMI滤波、元器件选择、屏蔽和印制电路板抗干扰设计等。
①减少开关电源本身的干扰●软开关技术:在原有的硬开关电路中增加电感和电容元件,利用电感和电容的谐振,降低开关过程中的du/dt和di/dt,使开关器件开通时电压的下降先于电流的上升,或关断时电流的下降先于电压的上升,来消除电压和电流的重叠。
●开关频率调制技术:通过调制开关频率fc,把集中在fc及其谐波2fc、3fc…上的能量分散到它们周围的频带上,以降低各个频点上的EMI幅值。
该方法不能降低干扰总量,但能量被分散到频点的基带上,从而使各个频点都不超过EMI规定的限值。
为了达到降低噪声频谱峰值的目的,通常有两种处理方法:随机频率法和调制频率法。
●共模干扰的有源抑制技术:设法从主回路中取出一个与导致电磁干扰的主要开关电压波形完全反相的补偿EMI噪声电压,并用它去平衡原开关电压。
●减小电磁干扰的缓冲电路:其由线性阻抗稳定网络组成,作用是消除在供电电力线内潜在的干扰,包括电力线干扰、电快速瞬变,电涌,电压高低变化和电力线谐波等。
这些干扰对一般稳压电源来说,影响不是很大,但对高频开关电源的影响显著。
●滤波:EMI滤波器的主要目的之一,就是要在150kHz~30MHz的频段范围获得较高的插入损耗,但对频率为50Hz工频信号不产生衰减,使额定电压、电流顺利通过,同时还必须满足一定的尺寸要求。
任何电源线上的传导干扰信号,均可用差模和共模信号来表示。
在一般情况下,差模干扰幅度小,频率低,所造成的干扰较小;共模干扰幅度大,频率高,还可以通过导线产生辐射,所造成的干扰较大。
因此,欲削弱传导干扰,把EMI信号控制在有关EMC标准规定的极限电平以下,最有效的方法就是在开关电源输入和输出电路中加装电磁干扰滤波器。
开关电源的干扰及抑制
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开关电源的干扰及抑制第一篇:开关电源的干扰及抑制1.电磁干扰的产生与传输电磁干扰传输有两种方式:一种是传导传输方式,另一种则是辐射传输方式。
传导传输是在干扰源和敏感设备之间有完整的电路连接,干扰信号沿着连接电路传递到接收器而发生电磁干扰现象。
辐射传输是干扰信号通过介质以电磁波的形式向外传播的干扰形式。
常见的辐射耦合有三种:1)一个天线发射的电磁波被另一个天线意外地接收,称为天线对天线的耦合;2)空间电磁场经导线感应而耦合,称为场对线的耦合。
3)两根平等导线之间的高频信号相互感应而形成的耦合,称为线对线的感应耦合。
2.电磁干扰的产生机理从被干扰的敏感设备角度来说,干扰耦合又可分为传导耦合和辐射耦合两类。
传导耦合模型传导耦合按其原理可分为电阻性耦合、电容性耦合和电感性耦合三种基本耦合方式。
辐射耦合模型辐射耦合是干扰耦合的另一种方式,除了从干扰源发出的有意辐射外,还有大量的无意辐射。
同时,PCB板上的走线无论是电源线、信号线、时钟线、数据线或者控制线等,都能起到天线的效果,即可辐射出干扰波,又可起到接收作用。
3.电磁干扰控制技术①传输通道抑制滤波:在设计和选用滤波器时应注意频率特性、耐压性能、额定电流、阻抗特性、屏蔽和可靠性。
滤波器的安装正确与否对其插入损耗特性影响很大,只有安装位置恰当,安装方法正确,才能对干扰起到预期的滤波作用。
在安装滤波器时应考虑安装位置,输入输出侧的配线必须屏蔽隔离,以及高频接地和搭接方法。
屏蔽:电磁屏蔽按原理可分为电场屏蔽、磁场屏蔽和电磁场屏蔽三种。
电场屏蔽包含静电屏蔽和交变电场屏蔽;磁场屏蔽包含低频磁场屏蔽和高频磁场屏蔽。
不同类型的电磁屏蔽对屏蔽体的要求不同。
在实际的屏蔽中,电磁屏蔽效能更大程度上依赖于屏蔽体的结构,即导电的连续性。
实际的屏蔽体由于制造、装配、维修、散热、观察及接口连接要求,其上面一般都开有形状各异、尺寸不同的孔缝,这些孔缝对于屏蔽体的屏蔽效能起着重要的影响作用,因此必须采取措施来抑制孔缝的电磁泄漏。
抑制开关电源电磁干扰的方法研究
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抑制开关电源电磁干扰的方法研究随着计算机技术的发展,越来越多的应用需要为开关电源提供功耗。
由于开关电源可以在比较短的时间内从极低功耗转换到极大功耗,所以它们会产生大量的电磁干扰。
电源电磁干扰(EMI)会影响各种设备,特别是敏感电子设备。
因此,有必要研究有效的方法来抑制开关电源的电磁干扰。
首先要考虑的是降低开关电源的电磁干扰发射等级(EMI辐射等级),这可以通过以下几种方法实现:(1)减少开关电源的匝数,避免发生匝内偏移,从而减少EMI干扰。
(2)对每一节点采取适当的措施,以限制电流流动,减小干扰电流。
(3)使用高品质的过滤器,如低通滤波器、带通滤波器和抗反射滤波器等,以有效地抑制EMI。
(4)使用适当的隔离技术,如电磁屏蔽和绝缘变压器等,可以有效地抑制EMI。
(5)选择低电阻值的电源组件,如电抗器、电容器、隔离变压器等,以减少EMI发射源的电流流动。
另外,在本次研究中,还考虑将开关电源的设计与EMI抑制相结合,以达到最佳的EMI抑制效果。
根据实际应用情况,开发出一个有效的EMI抑制系统。
EMI抑制系统的核心在于抑制开关电源的干扰。
抑制系统通常是采用电路和电磁屏蔽技术。
电路技术具有良好的抑制能力,以抑制低频或脉冲干扰。
电磁屏蔽技术可以有效地抑制中高频的EMI。
除了电路和电磁屏蔽技术外,还可以采用其他技术,如阻尼材料、陶瓷绝缘体、线槽路和变压器等,对电源的干扰进行抑制。
这些技术有助于减少基本电路的EMI,并可以与电路和电磁屏蔽技术结合使用,以实现最佳的EMI抑制结果。
此外,在实际前提下,还可以采用一些电子测试仪,如谐振场分析仪、电磁能量测量仪、模拟调制仪等,以测试设备的EMI响应。
可以利用这些仪器对设备的EMI响应进行详细的分析,为有效的EMI抑制技术的选择提供宝贵的参考资料。
综上所述,抑制开关电源电磁干扰的方法有很多,关键在于正确选择有效的技术,使用恰当的实验设备,平衡性能和成本,以实现最佳的EMI抑制效果。
开关电源的噪音及解决方法

开关电源具有线性电源无可比拟的许多优点:体积小,重量轻,效率高等等,但开关电源会产生电磁干扰,尤其是中大功率等级的开关电源干扰更为严重。
这是由于开关电源存在着整流谐波、开关频率和它的谐波以及在开关转换中所固有的高速电流和电压瞬变。
产生电磁干扰是开关电源本身的特点所决定的,是难以避免的,关键是如何采取有效的措施来减小其干扰程度。
通过对开关电源进行电磁兼容性测试得知,一般有以下四项指标不合格。
CE01100Hz~15KHz电源线传导发射。
CE0315KHz~50MHz电源线传导发射。
RE0125Hz~50KHz磁场辐射发射。
RE0214KHz~10GHz电场辐射发射。
2开关电源电磁干扰产生原因分析开关电源按主电路型式可分为全桥式,半桥式,推挽式等几种,但无论何种类型的开关电源在工作时都会产生很强的噪声。
它们通过电源线以共模或差模方式向外传导,同时还向周围空间辐射。
开关电源对由电网侵入的外部噪声也很敏感,并经它传递到其他电子设备中产生干扰。
图1是一种最简单的开关电源主电路型式,直流变换式它激单边型开关电源,以此为例分析开关电源的噪声来源。
交流电输入开关电源后,由桥式整流器V1~V4整理成直流电压Vi加在高频变压器的初级L1和开关管V5上。
开关管V5的基极输入一个几十到几百千赫的高频矩形波,其重复频率和占空比由输出直流电压VO的要求来确定。
被开关管放大了的脉冲电流由高频变压器耦合到次级回路。
高频变压器初次级匝数之比也是由输出直流电压VO的要求来确定的。
高频脉冲电流经二极管V6整流并经C2滤波后变成直流输出电压VO。
因此开关电源在以下几个环节都将产生噪声,形成电磁干扰。
(1)高频变压器初级L1、开关管V5和滤波电容C1构成的高频开关电流环路,可能会产生较大的空间辐射。
如果电容器滤波不足,则高频电流还会以差模方式传导到输入交流电源中去。
如图1中的I1 。
(2)高频变压器次级L2、整流二极管V6、滤波电容C2也构成高频开关电流环路会产生空间辐射。
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开关电源的抗干扰解决方法
EMI干扰源对开关电源干扰的解决方案一般来说,来自外界辐射,雷击、或电网的抖动、等对电源开关的相关组成器件如整流二极管,高频变压器,功率开关管等外部环境的干扰是开关电源的EMI干扰源的主要体现。
首先:介绍辐射干扰的传输通道
(1)在开关电源中,能构成辐射干扰源的元器件和导线均可以被假设为天线,从而利用电偶极子和磁偶极子理论进行分析;二极管、电容、功率开关管可以假设为电偶极子,电感线圈可以假设为磁偶极子;
(2)没有屏蔽体时,电偶极子、磁偶极子,产生的电磁波传输通道为空气(可以假设为自由空间);
(3)有屏蔽体时,考虑屏蔽体的缝隙和孔洞,按照泄漏场的数学模型进行分析处理。
其次:是传导干扰的传输通道
(1)容性耦合
(2)感性耦合
(3)电阻耦合
a.公共电源内阻产生的电阻传导耦合
b.公共地线阻抗产生的电阻传导耦合
c.公共线路阻抗产生的电阻传导耦合
以下是EMI干扰源相关的抑制方案:
1.高频变压器的屏蔽
为防止高频变压器的漏磁对周围电路产生干扰,可采用屏蔽带来屏蔽高频变压器的漏磁场。
屏蔽带一般由铜箔制作,绕在变压器外部一周,并进行接地,屏蔽带相对于漏磁场来说是一个短路环,从而抑制漏磁场更大范围的泄漏。
高频变压器,磁心之间和绕组之间会发生相对位移,从而导致高频变压器在工作中产生噪声(啸叫、振动)。
涡街流量计为防止该噪声,需要对变压器采取加固措施:
(1)用环氧树脂将磁心(例如EE、EI磁心)的三个接触面进行粘接,抑制相对位移的产生;
(2)用“玻璃珠”(Glass beads)胶合剂粘结磁心,效果更好。
分开来讲开关电源EMI抑制有9大措施:
(1)合理的PCB设计
(2)压敏电阻的合理应用,以降低浪涌电压
(3)减小dv/dt和di/dt(降低其峰值、减缓其斜率)(4)阻尼网络抑制过冲
(5)采用合理设计的电源线滤波器
(6)采用软恢复特性的二极管,以降低高频段EMI (7)有源功率因数校正,以及其他谐波校正技术
(8)有效的屏蔽措施
(9)合理的接地处理。