開關(guān)電源的尖峰抑制

/開關(guān)電源的尖峰抑制1引言電源紋波會干擾電子設(shè)備的正常工作,引起諸如計算機死機、數(shù)據(jù)處理出錯及控制系統(tǒng)失靈等故障,給生產(chǎn)和科研釀成難以估量的損失，因此必須采取措施加以抑制。產(chǎn)生尖峰的原因很多，以下著重說明濾波電路對二極管反向恢復(fù)時間所產(chǎn)生的紋波尖峰加以分析，并總結(jié)出幾種有效的抑制措施。2濾波電路為減小電源尖峰干擾需要在電源進線端和電源輸出線端分別加入濾波電路.2．１電源進線端濾波器在電源進線端通常采用如圖1所示電路.該電路對共模和差模紋波干擾均有較好抑制作用。圖中各元器件的作用:（１）L１L２C1用于濾除差模干擾信號。L1L２磁芯面積不宜太小，以免飽和。電感量幾毫亨至幾十毫亨。C1為電源跨接電容，又稱X電容.用陶瓷電容或聚脂薄膜電容效果更好。電容量?。埃?２μＦ～0。4７μＦ。（2）L3，L４，C2,C3用于濾除共模干擾信號。Ｌ3，L4要求圈數(shù)相同，一般取10,電感量2mH左右。Ｃ2，Ｃ３為旁路電容,又稱Y電容。電容量要求22０0pF左右。電容量過大，影響設(shè)備的絕緣性能。在同一磁芯上繞兩個匝數(shù)相等的線圈。電源往返電流在磁芯中產(chǎn)生大小相等、方向相反的磁通。故對差模信號電感L３、L４不起作用（見圖2)，但對于相線與地線間共模信號，呈現(xiàn)為一個大電感。其等效電路如圖３所示.由等效電路知：一般ｗＬ》Rl，則：｜ＵN／US｜=0表明，對共模信號Ug而言,共模電感呈現(xiàn)很大的阻抗。２。2輸出端濾波器輸出端濾波器大都采用LC濾波電路。其元件選擇一般資料中均有。為進一步降低紋波,需加入二次LC濾波電路。LＣ濾波電路中L值不宜過大，以免引起自激,電感線圈一般以1～2匝為宜。電容宜采用多只并聯(lián)的方法，以降低等效串聯(lián)電阻。同時采樣回路中要加入RC前饋采樣網(wǎng)絡(luò).如果加入濾波器后，效果仍不理想，則要詳細檢查公共地線的長度、線徑是否合適。因為地線分布電感對抑制紋波極為不利。導(dǎo)線長度ｌ，線徑d與其電感量的關(guān)系為：Ｌ（μH）＝０。002l[ln（４l/ｄ）－１]（2）3二極管反向恢復(fù)時間引起之尖峰及其抑制以單端反激電源為例(見圖4)Us為方波，幅值為Ｕm。功率管Ｖ截止時，VD1導(dǎo)通，而VＤ2截止.但當(dāng)Ｖ導(dǎo)通時，Uｓ極性反轉(zhuǎn)。VD2導(dǎo)通,由于二極管之反向恢復(fù)特性,VD１不能立即截止，而是ＶＤ1,VD2同時導(dǎo)通。從而激起一個很大的電流尖峰。（１)VD１反向恢復(fù)前期等效電路如圖5所示。圖中：Ｒ0為次級繞線電阻，引線電阻及二極管導(dǎo)通電阻之和；L0為變壓器漏感和引線電感之和.由等效電路可得:i＝Um／Ｒ0［1－e-（Ｒ０／Ｌ0）t](3)假定Ｒ0=0。235Ω，L0=0．1３μHUm＝２3Ｖ,而電流在0。3μs內(nèi)達到Im則可求出Ｉm=４1A.如此大的電流尖峰，若不加以抑制勢必損壞器件.(２）VD1在反向恢復(fù)后期，接近關(guān)斷狀態(tài)，等效為一個結(jié)電容CD１：由圖6知CD1兩端電壓UC（t)為:從以上各式看出,UC（ｔ）是在Um基礎(chǔ)上疊加一個Uoe-aｔｓｉｎ(ωt+θ)的正弦衰減振蕩。在ＶD1兩端激起一個電壓尖峰。(3)由以上分析可看出，在反向恢復(fù)期間，由于二極管的反向恢復(fù)特性，二極管的電流不能突變。此效應(yīng)與一個電感等效。為了抑制二極管尖峰，需在二極管兩端并聯(lián)電容C或RC緩沖網(wǎng)絡(luò)。RC網(wǎng)絡(luò)的取值原則:C從0。0１μF~0.1μF,由實驗決定。串聯(lián)電阻用于限制電容C的放電電流,也為了阻止由于回路阻抗而引起的共振，起阻尼作用.一般按下式選?。篣0/I0≤R≤（R不宜小于4Ω）

(７)4幾種噪聲波的形成及抑制措施圖7給出幾種常見噪聲波形。現(xiàn)對這些噪聲波的形成原因及相應(yīng)的抑制措施簡述如下：(1)噪聲波形如圖７(a）所示。形成原因：輔助電源或基準電壓穩(wěn)定性不夠所致。抑制措施:在相關(guān)部位并大電容.（２)噪聲波如圖7(b）所示。形成原因：布線不合理,引起交叉干擾。抑制措施：調(diào)整布線。（3）噪聲波形如圖7(c)所示。形成原因:由于變壓器漏磁對采樣形成干擾而引起自激,導(dǎo)致出現(xiàn)正弦振蕩.抑制措施:變壓器要適當(dāng)加以屏蔽,且屏蔽層要接地.改進變壓器繞制工藝。（4）噪聲波形如圖7(ｄ）所示。幅值變化隨機、無規(guī)則。形成原因：在于采樣電阻所加電壓過高或印制板絕緣不良。抑制措施:改進采樣。(5）噪聲波形如圖7（e）所示.形成原因：整流二極管反向恢復(fù)期間引起的尖峰。抑制措施：在二極管上并電容C或RＣ。5結(jié)語本文所述幾種方法已成功地運用