高頻開(kāi)關(guān)電源的干擾及抑制

網(wǎng)絡(luò)教育學(xué)院電源技術(shù)》課程設(shè)計(jì)題目 高頻開(kāi)關(guān)電源的干擾及抑制學(xué)習(xí)中心：層次：專(zhuān)業(yè)：年級(jí)：號(hào)：學(xué)生：程劍指導(dǎo)教師完成日期TOC\o"1-5"\h\z\o"CurrentDocument"設(shè)計(jì)簡(jiǎn)介及要求 1\o"CurrentDocument"高頻開(kāi)關(guān)電源的干擾原理分析 1\o"CurrentDocument"高頻開(kāi)關(guān)電源工作原理 1\o"CurrentDocument"高頻開(kāi)關(guān)電源干擾的來(lái)源 2\o"CurrentDocument"高頻開(kāi)關(guān)電源干擾的存在形式及危害 2高頻開(kāi)關(guān)電源干擾的抑制技術(shù) 2\o"CurrentDocument"濾波技術(shù) 2\o"CurrentDocument"屏蔽技術(shù) 3\o"CurrentDocument"軟開(kāi)關(guān)技術(shù) 3\o"CurrentDocument"擴(kuò)頻調(diào)制技術(shù) 3\o"CurrentDocument"PCB設(shè)計(jì)技術(shù) 3\o"CurrentDocument"接地技術(shù) 3\o"CurrentDocument"高頻開(kāi)關(guān)電源及濾波器設(shè)計(jì) 3\o"CurrentDocument"高頻開(kāi)關(guān)電源設(shè)計(jì)要求 3\o"CurrentDocument"高頻開(kāi)關(guān)電源設(shè)計(jì)方案 3\o"CurrentDocument"電源濾波器設(shè)計(jì) 3EMI濾波器的基本形式 4EMI濾波器的設(shè)計(jì)原則 43 總結(jié) 4設(shè)計(jì)簡(jiǎn)介及要求現(xiàn)代社會(huì)中，人類(lèi)生活的各個(gè)方面都離不開(kāi)電子設(shè)備的發(fā)展。電子設(shè)備大多數(shù)都依賴(lài)于開(kāi)關(guān)電源來(lái)提供穩(wěn)定的電力供應(yīng)。開(kāi)關(guān)電源以其高效率、低損耗、小體積等特點(diǎn)，近年來(lái)快速發(fā)展，在通信設(shè)備、醫(yī)療設(shè)備以及信息處理設(shè)備等不同領(lǐng)域中廣泛應(yīng)用，取得了巨大成就。由于開(kāi)關(guān)電源工作在高頻開(kāi)關(guān)狀態(tài)，內(nèi)部會(huì)產(chǎn)生很高的電流、電壓變化率（即高dv/dt和di/dt），導(dǎo)致開(kāi)關(guān)電源產(chǎn)生較強(qiáng)的電磁干擾（EMI）。在有限的空間及頻譜資源條件下，隨著電子設(shè)備密集程度不斷增加，空間的電磁環(huán)境越來(lái)越復(fù)雜。為了適應(yīng)對(duì)電子產(chǎn)品電磁兼容性能指標(biāo)的高要求，需要對(duì)電磁兼容采取重視;同時(shí)，要研究開(kāi)發(fā)電磁兼容新技術(shù)，采取有效的防護(hù)措施。所以，對(duì)于開(kāi)關(guān)電源來(lái)說(shuō)，電磁兼容問(wèn)題的研究是十分必要的。EMI信號(hào)既具有很寬的頻率范圍，又有一定的幅度，它不僅對(duì)電網(wǎng)造成污染，直接影響到其他用電設(shè)備的正常工作，而且作為輻射干擾闖人空間，對(duì)空間也造成電磁污染。目前，抑制開(kāi)關(guān)電源的EMI提高開(kāi)關(guān)電源的質(zhì)量使之符合EMC標(biāo)準(zhǔn)已成為開(kāi)關(guān)電源設(shè)計(jì)者越來(lái)越關(guān)注的問(wèn)題。本次設(shè)計(jì)就此問(wèn)題展開(kāi)分析，主要要求有以下幾點(diǎn)：（1） 圍繞開(kāi)關(guān)電源的工作原理，分析開(kāi)關(guān)電源工作過(guò)程中產(chǎn)生電磁干擾的原因及抑制措施。（2） 介紹開(kāi)關(guān)電源的基本原理、干擾來(lái)源及抑制措施。（3） 分析開(kāi)關(guān)電源產(chǎn)生電磁輻射干擾的原因及造成的危害。（4） 論述開(kāi)關(guān)電源電磁干擾的抑制方法。高頻開(kāi)關(guān)電源的干擾原理分析由于開(kāi)關(guān)電源具有效率高、容易實(shí)現(xiàn)小型化的優(yōu)點(diǎn)，所以目前被廣泛應(yīng)用在電子設(shè)備中。但是開(kāi)關(guān)電源本身就是噪聲源，在工作時(shí)會(huì)產(chǎn)生干擾，這就需要采取措施對(duì)其產(chǎn)生的噪聲進(jìn)行抑制。目前開(kāi)關(guān)電源的體積不斷追求小型化，開(kāi)關(guān)頻率也隨之提高，導(dǎo)致噪聲不斷增加。要保證開(kāi)關(guān)電源設(shè)備的正常工作，就需要對(duì)噪聲的抑制加以重視。高頻開(kāi)關(guān)電源工作原理開(kāi)關(guān)電源將市電直接整流濾波成為直流高壓，然后通過(guò)逆變器轉(zhuǎn)換成低壓的高頻交流電壓，再經(jīng)過(guò)二次整流和濾波變成所需要的直流低電壓?？紤]到目前大量應(yīng)用的開(kāi)關(guān)電源都是采取AC/DC-DC/DC級(jí)聯(lián)的形式，因此，圖1所示的開(kāi)關(guān)電源結(jié)構(gòu)具有較強(qiáng)的代表性。cBI1QLcBI1QLA芯220V r*nA5OHZC mNC(圖1典型開(kāi)關(guān)電源電路結(jié)構(gòu)交流電網(wǎng)電壓經(jīng)第一次的整流和濾波平滑后變成直流電壓作為DC/DC變換器的輸入電壓。然后，通過(guò)二次整流濾波得到輸出直流電壓，即為所需要的負(fù)載電壓。采樣電壓與基準(zhǔn)電壓進(jìn)行比較，將比較差值放大后用以調(diào)節(jié)開(kāi)關(guān)控制脈沖的占空比，從而調(diào)節(jié)變換電路中功率變換開(kāi)關(guān)的通斷比來(lái)穩(wěn)定輸出電壓。高頻開(kāi)關(guān)電源干擾的來(lái)源開(kāi)關(guān)電源上的干擾主要來(lái)源于如開(kāi)關(guān)管、二極管、高頻變壓器這些電壓、電流變化大的器件。其主要的干擾源主要有二個(gè)方面，開(kāi)關(guān)電路產(chǎn)生的電磁干擾，整流電路產(chǎn)生的干擾以及高頻變壓器形成的輻射干擾。開(kāi)關(guān)電源中的干擾主要來(lái)源于開(kāi)關(guān)電路產(chǎn)生的電磁干擾。開(kāi)關(guān)電源中的開(kāi)關(guān)電路主要是由開(kāi)關(guān)管和高頻變壓器組成。開(kāi)關(guān)管工作在高電壓大電流的切換狀態(tài)在其由斷開(kāi)轉(zhuǎn)變?yōu)閷?dǎo)通狀態(tài)時(shí)，開(kāi)關(guān)管負(fù)載上的變壓器初級(jí)線(xiàn)圈上形成浪涌尖峰電壓;由導(dǎo)通轉(zhuǎn)變?yōu)閿嚅_(kāi)狀態(tài)時(shí)，則會(huì)形成浪涌電流，構(gòu)成傳導(dǎo)干擾。干擾的另一來(lái)源是整流電路中的二極管，在其截止?fàn)顟B(tài)時(shí)產(chǎn)生尖峰狀反向電流，它與二極管結(jié)電容以及引線(xiàn)電感等形成阻尼正弦振蕩，也含有大量的諧波成分，產(chǎn)生較強(qiáng)的高頻干擾成為干擾的來(lái)源之一。?1.3高頻開(kāi)關(guān)電源干擾的存在形式及危害高頻開(kāi)關(guān)電源干擾的抑制技術(shù)開(kāi)關(guān)電源的EMI抑制技術(shù)除屏蔽、接地等常用方法外，一些新技術(shù)，女如EMI濾波器技術(shù)、共模干擾有源抑制技術(shù)、軟開(kāi)關(guān)技術(shù)、功率管優(yōu)化驅(qū)動(dòng)技術(shù)、擴(kuò)頻調(diào)制技術(shù)等均有研究和發(fā)展。濾波技術(shù)在設(shè)計(jì)和選用濾波器時(shí)應(yīng)注意頻率特性、耐壓性能、額定電流、阻抗特性、屏蔽和可靠性。濾波器的安裝正確與否對(duì)其插入損耗特性影響很大，只有安裝位置恰當(dāng)，安裝方法正確，才能對(duì)干擾起到預(yù)期的濾波作用。在安裝濾波器時(shí)，應(yīng)考慮安裝位置，輸入輸出側(cè)的配線(xiàn)必須屏蔽隔離以及高頻接地和搭接方法。屏蔽技術(shù)軟開(kāi)關(guān)技術(shù)擴(kuò)頻調(diào)制技術(shù)PCB設(shè)計(jì)技術(shù)接地技術(shù)高頻開(kāi)關(guān)電源及濾波器設(shè)計(jì)高頻開(kāi)關(guān)電源設(shè)計(jì)要求根據(jù)以上所述，本次開(kāi)關(guān)電源設(shè)計(jì)要求為：工作溫度：-20°C?+55°C。輸入電壓：3/N/PE?380/220V50Hz。其中：輸入電壓范圍：AC323?AC437V輸入頻率范圍：46?54Hz輸入端功率因數(shù)$0.90。額定輸出電壓：DC28V；輸出電壓調(diào)整范圍：DC20V?DC32V。額定輸出功率為12KW。輸出紋波電壓為：不大于150mV(峰峰值，含尖峰噪聲)。(7)整機(jī)工作效率：不小于80%。高頻開(kāi)關(guān)電源設(shè)計(jì)方案電源濾波器設(shè)計(jì)電源濾波器又稱(chēng)為電源線(xiàn)濾波器(PowerLineFilter)，安插在電源線(xiàn)和設(shè)備之間，用來(lái)抑制射頻信號(hào)傳播，可以毫無(wú)衰減的把直流、50Hz、400Hz等直流或者低頻電源功率傳送到用電設(shè)備，并能夠顯著地衰減經(jīng)電源線(xiàn)傳入的傳導(dǎo)騷擾信號(hào)防止其進(jìn)入電源，危害其他設(shè)備。電源濾波器同時(shí)也是一種雙向?yàn)V波器，既能有效阻止外界的電磁干擾經(jīng)電源線(xiàn)進(jìn)入設(shè)備，又能阻擋設(shè)備自身工作中產(chǎn)生的電磁騷擾經(jīng)電源線(xiàn)進(jìn)入電網(wǎng)，從而傳送到其他敏感設(shè)備，所以電源線(xiàn)濾波器是抗干擾和干擾抑制中都用得著的一種器件。3.3.1EMI濾波器的基本形式EMI濾波器的設(shè)計(jì)原則3總結(jié)通過(guò)本次大作業(yè)的寫(xiě)作，使我了解了現(xiàn)代電源技術(shù)電力電子技術(shù)的發(fā)展、應(yīng)用和電源技術(shù)未來(lái)的發(fā)展趨勢(shì)以及開(kāi)關(guān)電源的基本技術(shù)，讓我提高了對(duì)理論知識(shí)的應(yīng)用能力。通過(guò)前段