反激式电源中电磁干扰及其抑制.pdf
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1、反激式电源中电磁干扰及其抑制反激式电源中电磁干扰及其抑制 李志江,吴国忠,钱照明李志江,吴国忠,钱照明 (浙江大学电气工程学院,浙江浙江大学电气工程学院,浙江 杭州杭州 310027) 摘摘 要要 : 在 介 绍 Flyback 反 激 式 DC/DC 电 源 及 其 性 能 的 基 础 上 , 主 要 讨 论 了 该 电 源 中 的 网 侧 谐 波 及 其 抑 制 , 开 关 缓 冲 电 路 , 光 耦 隔 离 等 问 题 。 关键词关键词: 噪 声 ; 干 扰 ; 高 次 谐 波 ; 电 磁 干 扰 1 电电 路路 介介 绍绍 反 激 式 电 源 原 理 图 如 图 1 所 示 。 输 入
2、 为 交 流 85 200 V, 经 功 率 二 极 管 整 流 桥 变 为 直 流 , 作 为 DC/DC 反 激 变 换 器 的 输 入 , 输 出 为 三 组 直 流 : 5 V、 15 V、 20 V, 另 外 还 有 一 辅 助 电 源 5 V, 用 来 给 光 耦 NEC2501 供 电 。 控 制 电 路 为 反 馈 控 制 , 开 关 选 用 TOPSwitch 电 源 芯 片 ( TOP223) 。 TOPSwitch 为 三 端 离 线 式 PWM 电 源 集 成 控 制 器 , 它 将 PWM 控 制 器 与 功 率 开 关 MOSFET 合 为 一 体 , 采 用 TO
3、 220 或 8 脚 DIP 封 装 , 除 D、 C 2 脚 外 , 其 余 6 脚 连 在 一 起 作 为 S 端 。 本 电 路 中 TOP223 采 用 UDS 700 V 的 MOSFET, fs=100 kHz。 在 这 个 Flyback 反 激 式 电 源 中 , 变 压 器 原 边 绕 组 33 匝 , 副 边 有 四 组 : 6 匝 ( 对 应 于 输 出 Uo2=5 V) 、 11 匝 ( 对 应 于 输 出 Uo3=15 V) 、 12 匝 ( 对 应 于 输 出 Uo1=20 V) 、 6 匝 ( 对 应 于 辅 助 电 源 U=5 V) 。 在 副 边 , WY1
4、和 WY2 为 稳 压 器 件 , WY1 输 入 在 8 V PDF created with FinePrint pdfFactory trial version 时 , 输 出 可 稳 在 5 V; WY2 输 入 18 V 时 , 输 出 可 稳 在 15 V。 2 EMI 分分 析析 开 关 电 源 工 作 时 , 其 内 部 的 电 压 和 电 流 波 形 都 是 在 非 常 短 的 时 间 内 上 升 和 下 降 的 , 所 以 开 关 电 源 本 身 就 是 一 个 噪 声 发 生 源 。 开 关 电 源 的 干 扰 按 噪 声 干 扰 源 种 类 可 分 为 尖 峰 干 扰
5、和 谐 波 干 扰 两 种 。 使 电 源 产 生 的 干 扰 不 至 于 对 电 子 系 统 和 电 网 造 成 危 害 的 根 本 办 法 就 是 采 用 耗 能 电 路 来 削 弱 噪 声 发 生 源 , 或 者 切 断 电 源 噪 声 和 电 子 系 统 、 电 网 之 间 的 耦 合 途 径 。 2. 1 网网 侧侧 高高 次次 谐谐 波波 电电 流流 2. 1. 1 高 次 谐 波 电 流 的 危 害 参 照 图 1, 交 流 输 入 电 压 Vi 经 功 率 二 极 管 整 流 桥 变 为 正 弦 脉 动 电 压 , 被 电 容 C1 平 滑 后 成 为 直 流 , 但 电 容
6、电 流 的 波 形 不 是 正 弦 波 而 是 脉 冲 波 。 如 图 2 所 示 。 由 图 2 中 电 流 波 形 可 知 , 电 流 中 含 有 高 次 谐 波 。 大 量 电 流 谐 波 分 量 倒 流 入 电 网 , 对 电 网 造 成 谐 波 污 染 , 一 方 面 , 产 生 “ 二 次 效 应 ” , 即 电 流 经 过 线 路 阻 抗 造 成 谐 波 电 压 降 , 反 过 来 使 电 网 电 压 ( 原 来 是 正 弦 波 ) 也 发 生 畸 变 ; 另 一 方 面 , 会 造 成 电 路 故 障 , 如 线 路 和 配 电 变 压 器 过 热 , 谐 波 电 流 会 引
7、起 电 网 LC 谐 振 , 或 高 次 谐 波 电 流 流 过 电 网 的 高 压 电 容 , 使 之 过 流 、 过 热 而 爆 炸 等 。 另 外 , 由 于 电 流 是 脉 冲 波 , 使 电 源 输 入 功 率 因 数 降 低 。 因 此 , 必 须 想 办 法 解 决 它 。 2. 1. 2 高 次 谐 波 电 流 的 抑 制 1) 最 简 单 的 办 法 是 在 整 流 桥 与 电 容 C1之 间 接 入 电 感 线 圈 L, 用 其 阻 止 对 电 容 C1 较 大 的 充 电 电 流 。 L 对 交 流 呈 现 感 抗 为 L, 电 容 充 电 电 流 的 平 均 值 常 与
8、 放 电 直 流 电 流 值 相 等 , 则 峰 值 电 流 被 限 制 , 导 通 角 变 大 ( ) 。 如 图 3 所 示 。 PDF created with FinePrint pdfFactory trial version 2) 若 线 圈 电 感 足 够 大 , 则 电 流 导 通 角 可 达 到 180 , 电 流 近 似 正 弦 波 , 功 率 因 数 趋 于 1。 但 是 , 在 实 际 应 用 中 , 如 果 电 感 值 太 大 , 那 么 其 体 积 重 量 随 之 变 大 , 从 而 影 响 了 电 源 的 小 型 化 , 而 且 整 流 电 压 随 着 负 载 变
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- 反激式 电源 电磁 干扰 及其 抑制
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