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          詳解幾種可有效開關電源的電磁干擾抑制方法

          作者: 時間:2014-01-23 來源:網(wǎng)絡 收藏
          源與耦合途徑模型

          本文引用地址:http://cafeforensic.com/article/226701.htm

          采用屏蔽技術可以有效地抑制的電磁輻射干擾。例如,功率開關管和輸出二極管通常有較大的功率損耗,為了散熱往往需要安裝散熱器或直接安裝在電源底板上。器件安裝時需要導熱性能好的絕緣片進行絕緣,這就使器件與底板和散熱器之間產(chǎn)生了分布電容,的底板是交流電源的地線,因而通過器件與底板之間的分布電容將耦合到交流輸入端產(chǎn)生共模干擾,解決這個問題的辦法是采用兩層絕緣片之間夾一層屏蔽片,并把屏蔽片接到直流地上,割斷了射頻干擾向輸入電網(wǎng)傳播的途徑。為了抑制產(chǎn)生的輻射,對其他電子設備的影響,可完全按照對磁場屏蔽的方法來加工屏蔽罩,然后將整個屏蔽罩與系統(tǒng)的機殼和地連接為一體,就能對電磁場進行有效的屏蔽。電源某些部分與大地相連可以起到抑制干擾的作用。例如,靜電屏蔽層接地可以抑制變化電場的干擾;電磁屏蔽用的導體原則上可以不接地,但不接地的屏蔽導體時常增強靜電耦合而產(chǎn)生所謂“負靜電屏蔽”效應,所以仍以接地為好,這樣使電磁屏蔽能同時發(fā)揮靜電屏蔽的作用。電路的公共參考點與大地相連,可為信號回路提供穩(wěn)定的參考電位。因此,系統(tǒng)中的安全保護地線、屏蔽接地線和公共參考地線各自形成接地母線后,最終都與大地相連.

          在電路系統(tǒng)設計中應遵循“一點接地”的原則,如果形成多點接地,會出現(xiàn)閉合的接地環(huán)路,當磁力線穿過該回路時將產(chǎn)生磁感應噪聲,實際上很難實現(xiàn)“一點接地”。因此,為降低接地阻抗,消除分布電容的影響而采取平面式或多點接地,利用一個導電平面(底板或多層印制板電路的導電平面層等)作為參考地,需要接地的各部分就近接到該參考地上。為進一步減小接地回路的壓降,可用旁路電容減少返回電流的幅值。在低頻和高頻共存的電路系統(tǒng)中,應分別將低頻電路、高頻電路、功率電路的地線單獨連接后,再連接到公共參考點上。

          濾波是抑制傳導干擾的一種很好的辦法。例如,在電源輸入端接上濾波器,可以抑制開關電源產(chǎn)生并向電網(wǎng)反饋的干擾,也可以抑制來自電網(wǎng)的噪聲對電源本身的侵害。在濾波電路中,還采用很多專用的濾波元件,如穿心電容器、三端電容器、鐵氧體磁環(huán),它們能夠改善電路的濾波特性。恰當?shù)卦O計或選擇濾波器,并正確地安裝和使用濾波器,是抗干擾技術的重要組成部分。

          EMI濾波技術是一種抑制尖脈沖干擾的有效措施,可以濾除多種原因產(chǎn)生的傳導干擾。圖3是一種由電容、電感組成的EMI濾波器,接在開關電源的輸入端。電路中,C1、C5是高頻旁路電容, 用于濾除兩輸入電源線間的差模干擾;L1與C2、C4;L2與C3、C4組成共模干擾濾波環(huán)節(jié),用于濾除電源線與地之間非對稱的共模干擾;L3、L4的初次級匝數(shù)相等、極性相反,交流電流在磁芯中產(chǎn)生的磁通相反,因而可有效地抑制共模干擾。測試表明,只要適當選擇元器件的參數(shù),便可較好地抑制開關電源產(chǎn)生的傳導干擾。

          詳解幾種可有效開關電源的電磁干擾抑制方法

          目前開關電源EMI抑制措施的不足之處

          現(xiàn)有的抑制措施大多從消除干擾源和受擾設備之間的耦合和輻射,切斷的傳播途徑出發(fā),這確是抑制干擾的一種行之有效的辦法,但很少有人涉及直接控制干擾源,消除干擾,或提高受擾設備的抗擾能力,殊不知后者還有許多發(fā)展的空間。

          改進措施的建議

          目前從電磁干擾的傳播途徑出發(fā)來抑制干擾,已漸進成熟。我們的視點要回到開關電源器件本身來。從多年的工作實踐來看,在電路方面要注意以下幾點:

          (1)印制板布局時,要將模擬電路區(qū)和數(shù)字電路區(qū)合理地分開,電源和地線單獨引出,電源供給處匯集到一點;PCB布線時,高頻數(shù)字信號線要用短線,主要信號線最好集中在PCB板中心,同時電源線盡可能遠離高頻數(shù)字信號線或用地線隔開。其次,可以根據(jù)耦合系數(shù)來布線,盡量減少干擾耦合。(見表1)

          詳解幾種可有效開關電源的電磁干擾抑制方法

          (2)印制板的電源線和地線印制條盡可能寬,以減小線阻抗,從而減小公共阻抗引起的干擾噪聲。

          (3)器件多選用貼片元件和盡可能縮短元件的引腳長度,以減小元件分布電感的影響。

          (4)在Vdd及Vcc電源端盡可能靠近器件接入濾波電容,以縮短開關電流的流通途徑,如用10μF鋁電解和0 1μF電容并聯(lián)接在電源腳上。對于高速數(shù)字IC的電源端可以用鉭電解電容代替鋁電解電容,因為鉭電解的對地阻抗比鋁電解小得多。

          結論

          產(chǎn)生開關電源電磁干擾的因素還很多,抑制



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