中心議題:
開關電源的特征就是產(chǎn)生強電磁噪聲,,若不加嚴格控制,將產(chǎn)生極大的干擾,。下面介紹的技術有助于降低開關電源噪聲,,能用于高靈敏度的模擬電路。
1 電路和器件的選擇
一個關鍵點是保持dv/dt和di/dt在較低水平,有許多電路通過減小dv/dt和/或di/dt來減小輻射,,這也減輕了對開關管的壓力,,這些電路包括ZVS(零電壓開關)、ZCS(零電流開關),、共振模式.(ZCS的一種),、SEPIC(單端初級電感轉換器)、CK(一套磁結構,,以其發(fā)明者命名)等,。
減小開關時間并非一定就能引起效率的提高,因為磁性元件的RF振蕩需要強損耗的緩沖,,最終可以觀察到不斷減弱的回程,。使用軟開關技術,雖然會稍微降低效率,,但在節(jié)省成 本和濾波/屏蔽所占用空間方面有更大的好處,。
2 阻尼
為了保護開關管免受由于寄生參數(shù)等因素引起的振蕩尖峰電壓的沖擊常需要阻尼。阻尼器連到有問題的線圈上,,這也可以減小發(fā)射,。
阻尼器有多種類型:從EMC角度看,RC阻尼器通常在EMC上是最好的,,但比其他的發(fā)熱多一些,。權衡各方面的利弊,在緩沖器中應謹慎使用感性電阻,。
3 磁性元件有關問題及解決方案
特別需注意的是電感和變壓器的磁路要閉合,。例如,用環(huán)形或無縫磁芯,環(huán)形鐵粉芯適合于存儲磁能的場合,,若在磁環(huán)上開縫,,則需一個完全短路環(huán)來減小寄生泄漏磁場。
初級開關噪聲會通過隔離變壓器的線圈匝間電容注入到次級,,在次級產(chǎn)生共模噪聲,,這些噪聲電流難以濾除,而且由于流過路徑較長,,便會產(chǎn)生發(fā)射現(xiàn)象,。
一種很有效的技術是將次級地用小電容連接到初級電源線上,從而為這些共模電流提供一條返回路徑,,但要注意安全,,千萬別超出安全標準標明的總的泄漏地電流,這個電容也有助于次級濾波器更好的工作,。
線圈匝間屏蔽(隔離變壓器內(nèi))可以更有效地抑制次級上感應的初級開關噪聲,。雖然也曾有過五層以上的屏蔽,但三層屏蔽更常見,??拷跫壘€圈的屏蔽通常連到一次電源線上,靠近次級線圈的屏蔽經(jīng)常連到公共輸出地(若有的話),,中間屏蔽體一般連到機殼,。在樣機階段最好反復實驗以找到線圈匝間屏蔽的最好的連接方式。
以上兩項技術也能減小輸入端上感應的次級開關噪聲,。適當大小的輸出電感可以將次級交流波形變成半正弦波,,因此可以顯著地減小變壓器繞組間噪聲(直流紋波).
4 散熱器
散熱器與集電極或TO247功率器件的漏極之間有50pF的電容,因此可以產(chǎn)生很強的發(fā)射,。僅僅直接地把散熱片連到機殼,,這只是把噪聲引向大地,很可能不能減小總體發(fā)射水平,。
較好的做法是:把它們連到一恰當?shù)碾娐方Y點——一次整流輸出端,,但要注意安全要求。具有屏蔽作用的絕緣隔離片可以連接到開關管上,,把它們屏蔽內(nèi)層接至一次整流端,,散熱片要么懸浮要么連到機殼。
散熱片也可以通過電容連到有危險電壓的線上,,電容的引線和PCB軌線構成的電感可能會與電容 “諧振”,,這可對解決某些特殊頻率上的問題特別有效。應該在樣機上多次試驗,,最終找到散熱片的最佳安裝方法,。
5 整流器件
用于一次電源上的整流器和二次整流器,因為其反向電流,可以引起大量的噪聲,,最好使用快速軟開關型號的器件,。