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開關電源輸入濾波電路的設計

鉅大LARGE  |  點擊量:1264次  |  2020年05月03日  

開關電源是通訊系統的動力之源,已在通信領域中達到廣泛應用。但由于其高頻率、寬頻帶和大功率,它自身就是一個強大的電磁干擾(EMI)源,嚴重時會導致周圍的電子設備功能紊亂,使通訊系統傳輸數據錯誤、出現異常的停機和報警等,將造成不可彌補的后果;同時,開關電源本身也置身于周圍電磁環境中,對周圍的電磁干擾也很敏感(EMS),如果沒有很好的抗電磁干擾能力,它也就不可能正常工作。因此,營造一種良好的電磁兼容(EMC)環境,是確保電子設備正常工作的前提,且也成為電子產品設計者的重要考慮因素。


不僅如此,國內外已有多種法規和標準對電子產品的電磁干擾限值和靈敏度作出規定和限制。歐共體有關EMC的委員會于92年制定了相關法令,96年開始生效,法令規定不符合EMC標準的產品不得進入市場,同時將EMC認證和安規認證作為產品認證的首要條件。我國信息產業部也多次召開電磁兼容標準論證會,并作出規定:2001年1月1日以后進入市場的產品必須有EMC標志。可見,電磁兼容(EMC)認證已是產品順利進入市場并走出國門最基本的要求。


輸入濾波電路的拓撲結構優化設計

輸入電路中主要包含五個元件:共模、差模電感,X、Y電容,放電電阻。輸入濾波電路的設計,事實上就是將這些元件如何進行組合的問題,但在進行組合時必須遵循一定的原則。


任何電磁干擾的發生都必然存在干擾能量的傳輸和傳輸途徑(或傳輸通道)。通常認為電磁干擾傳輸有兩種方式:一種是傳導傳輸方式;另一種是輻射傳輸方式,電子設備工作頻率越來越高,不加抑制時,可能會通過上述路徑干擾到其它電子設備的正常運行,這是我不希望的。


在電路設計時都會加入抑制EMI的元件來開抑制對外和外面對自身設備的干擾,我們以下面這個電路為例


圖中L2為共模電感,共模電感的作用可根據右手定則來權釋。


當開關電源的頻率為100K時,假設它們在50~150K時有較高的EMI發射值(這個是需要設備實際來調整的),假設的他的截止頻率fo為150KHz,配套的電容CY=CY3=CY4=222pF,共模電感值根據公式可以得出:


共模電感與電容構成的EMI電路,在開關電源中都基本上大同小異,根據實際的開關頻率與EMI抑制效果作適當的調整。


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