开关电源电磁干扰滤波器
开关电源由于功耗小效率高,体积小,重量轻,稳压范围广,电路形式灵活等特点,广泛地应用于计算机、通信等各类电子设备。但是随着开关电源的小型化,开关就要高频化,这种高频化,其基波本身也就构成了一个干扰源,发出一种更强的传导干扰波,此外通过改进元器件达到高频化的同时,也会因辐射干扰波而导致一种超标准值的杂散的信号。这些信号构成了电磁干扰(EMI),被干扰对象是无线电通信。为使无线电波不受电磁干扰的影响,就要采取措施限定这种电磁干扰,使之符合有关电磁兼容(EMC)标准或规范,这已经成为电子产品设计者越来越关注的问题。
开关电源电磁干扰(EMI)的特点
开关电源功率变换器中的功率半导体器件的开关频率通常较高,功率开关器件在高频下的通、断过程中不可避免地要产生强大的电磁干扰。与数字电路相比,开关电源EMI 呈现出鲜明的特点:a.开关电源EMI 干扰源的位置比较清楚,主要集中在功率开关器件、二极管以及与之相连的散热器和高频变压器上。b.作为工作于开关状态的能量转换装置,开关电源的电压、电流变化率很高,其产生的EMI 噪声信号既具有很宽的频率范围,又有一定的强度。c.印制电路板布线不当也是引起电磁干扰的主要原因。这些干扰经传导和辐射对其他电子设备造成干扰。
任何电源线上传导干扰信号,均可用差模和共模信号来表示。在一般情况下,差模干扰幅度小,频率低,所造成的干扰较小;共模干扰幅度大,频率高,还可以通过导线产生辐射,所造成的干扰较大。因此,欲削弱传导干扰,把EMI信号控制在有关EMC 标准规定的极限电平以下,最有效的方法就是在开关电源输入和输出电路中加装电磁干扰滤波器。电磁干扰滤波器的设计
(1)电磁干扰滤波器设计原则
电磁干扰滤波器的设计与选择,应根据干扰源的特性、频率范围、电压、阻抗等参数及负载特性的要求综合考虑,通常要考虑以下几方面的问题:
1)要求电磁干扰滤波器在相应工作频段范围内,能满足负载要求的衰减特性,若一种滤波器衰减量不能满足要求的时候,则可采用多级联,可以获得比单级更高的衰减,不同的滤波器级联,可以获得在宽频带内良好的衰减特性。
2)要满足负载电路工作频率和需抑制频率的要求,如果遇到要抑制的频率和有用信号频率非常接近,则需要频率特性非常陡峭的EMI 滤波器。
3)在所要求的频率上,滤波器的阻抗必须与它连接的干扰源阻抗和负载阻抗相匹配,如果负载是高阻抗,则EMI 滤波器的输出阻抗应为低阻;如果电源或干扰源阻抗是低阻抗,则EMI 滤波器的输出阻抗应为高阻;如果电源阻抗或干扰源阻抗是未知的或者是在一个很大的范围内变化,很难得到稳定的滤波特性,为了使EMI 滤波器获得良好的滤波特性,应在其输入和输出端,同时并接一个固定电阻。
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