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探讨高频开关电源设计中的电磁兼容问题
2023-01-19 04:20
本文摘要:章节 开关电源与线性稳压电源比起,具备功耗小、效率高、体积小、轻巧、稳压范围长等许多优点,己被普遍应用于计算机及其外围设备、通信、自动控制、家用电器等领域。但开关电源的引人注目缺点是能产生较强的电磁干扰(EMI)。EMI信号既具备很长的频率范围,又有一定的幅度,经传导和电磁辐射后不会污染电磁环境,对通信设备和电子产品导致阻碍。 如果处理不当,开关电源本身就不会变为一个侵扰源。

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章节  开关电源与线性稳压电源比起,具备功耗小、效率高、体积小、轻巧、稳压范围长等许多优点,己被普遍应用于计算机及其外围设备、通信、自动控制、家用电器等领域。但开关电源的引人注目缺点是能产生较强的电磁干扰(EMI)。EMI信号既具备很长的频率范围,又有一定的幅度,经传导和电磁辐射后不会污染电磁环境,对通信设备和电子产品导致阻碍。

如果处理不当,开关电源本身就不会变为一个侵扰源。目前,电子产品的电磁兼容性(EMC)日益受到重视,诱导开关电源的EMI,提升电子产品的质量,使之合乎EMC标准,已沦为电子产品设计者更加注目的问题。本文就高频开关电源设计中的电磁兼容性问题展开了探究。

  1、开关电源的构成及工作原理  1.1、构成  开关电源的构成框图如图1右图,它由以下几个部分构成:  1)主电路还包括输出滤波器、整流与滤波、直流电源、输入整流与滤波;  2)掌控与维护电路;  3)检测与表明电路除了获取维护电路所需的各种参数外,还获取各种表明数据;  4)辅助电源。  图1、开关电源的构成框图  1.2、电源稳压电源原理  电源稳压电源电路如图2右图。图2中的电源K以一定的时间间隔反复地接上和插入,在K接上时,输出电源Vin通过K和滤波电路供电给阻抗RL,当K插入时,输出电源Vin之后中断了能量的获取。

可见,输出电源向阻抗获取能量是间歇的,为使阻抗能获得倒数的能量获取,电源稳压电源必需要有一套储能装置,在电源接上时将一部份能量储存起来,在电源插入时,向阻抗获释。图2中,由储能电感L、滤波电容C2和续流二极管D构成的电路,就具备这种功能。在AB间的电压平均值VAB能用式(1)回应。

  VAB=Vinton/T=DVin(1)  式中:ton为K导通时间;  T为K工作周期;  D为频率,D=ton/T。  图2、电源稳压电源电路原理图  由式(1)由此可知,转变D,才可转变VAB。因此,随着阻抗及输出电源电压的变化调整D之后能使输入电压Vo保持恒定。这种掌控方法称作时间比率掌控(TimeRatioControl,简写为TRC)。

按TRC原理,它有3种方式:  1)脉冲宽度调制(PulseWidthModulation,简写为PWM)其电源周期恒定,通过转变脉冲宽度来转变频率的方式;  2)脉冲频率调制(PulseFrequencyModulation,简写为PFM)导通脉冲宽度恒定,通过转变电源工作频率来转变频率的方式;  3)混合徵制导合脉冲宽度和电源工作频率皆不相同,彼此都能转变的方式,它是以上二种方式的融合。


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