在復雜的電磁環(huán)境里,都要求電子設(shè)備及模塊電源具有更高的電磁兼容性,于是克制電磁干擾的技術(shù)越來越受到正視。接地、屏蔽和濾波是克制電磁干擾的三大措施,下面重要介紹在模塊電源中應用的EMI濾波器和基本原理。
在220V/50Hz交流電網(wǎng)或115V/400Hz交流發(fā)電機中都存在各式各樣的EMI噪聲,其中人為的EMI干擾源,例如各種雷達、導航、通訊等設(shè)備的無線電發(fā)射旌旗燈號,會在電源線上和電子設(shè)備的連接電纜上感應出電磁干擾旌旗燈號。電動旋轉(zhuǎn)機械和點火體系會在感性負載電路內(nèi)產(chǎn)生瞬態(tài)過程和輻射噪聲干擾,還有天然干擾源,比如雷電放電征象和宇宙中天電干擾噪聲,前者的持續(xù)時間短但能量很大,后者的頻率范圍很寬。另外電子電路元器件自己工作時也會產(chǎn)生熱噪聲,這些電磁干擾噪聲,通過輻射和傳導耦合的體例,會影響在此環(huán)境中運行的各種電子設(shè)備的正常工作。
另一方面,電子設(shè)備在工作時也會產(chǎn)生各種各樣的電磁干擾噪聲。比如數(shù)字電路是采用脈沖旌旗燈號(方波)來透露表現(xiàn)邏輯關(guān)系的,對其脈沖波形進行分析可知,其諧波頻譜范圍很寬。另外在數(shù)字電路中還有多種重復頻率的脈沖串,這些脈沖串包含的諧波更雄厚,頻譜更寬,產(chǎn)生的電磁干擾噪聲也更復雜。各類穩(wěn)壓模塊電源自己也是一種電磁干擾源,在線性穩(wěn)壓模塊電源中,因整流而形成的單向脈動電流也會引起電磁干擾。開關(guān)模塊電源具有體積小,服從高的好處,在當代電子設(shè)備中應用越來越廣泛。但是由于它在功率變換時處于開關(guān)狀況,自己就是很強的EMI噪聲源,其產(chǎn)生的EMI噪聲既有很寬的頻率范圍,又有很高的強度。這些電磁干擾噪聲也同樣通過輻射和傳導的體例污染電磁環(huán)境,從而影響其它電子設(shè)備的正常工作。
對電子設(shè)備來說,當EMI噪聲影響到模仿電路時,會使旌旗燈號傳輸?shù)男旁氡茸儔模o張時會使要傳輸?shù)撵浩鞜籼柋籈MI噪聲所吞沒,而無法進行處理。當EMI噪聲影響到數(shù)字電路時,會引起邏輯關(guān)系出錯,導致錯誤的效果。對于模塊電源設(shè)備來說,其內(nèi)部除了功率變換電路以外,還有驅(qū)動電路、控制電路、珍愛電路、輸入輸出電平檢測電路等,電路相稱復雜。這些電路重要由通用或?qū)S眉呻娐窐?gòu)成,當受電磁干擾而發(fā)生誤動作時,會使模塊電源制止工作,導致電子設(shè)備無法正常工作。
另外,從電源輸入端進入的EMI噪聲,其一部分可出如今電源的輸出端,它在模塊電源的負載電路中會產(chǎn)生感應電壓,成為電路產(chǎn)生誤動作或干擾電路中傳輸旌旗燈號的緣故原由。這些題目可以用噪聲濾波器來加以防止。
在電源設(shè)備中采用噪聲濾波器的作用如下:
1、防止外來電磁噪聲干擾電源設(shè)備自己控制電路的工作
2、防止外來電磁噪聲干擾電源的負載的工作
3、克制電源設(shè)備自己產(chǎn)生的EMI
4、克制由其它設(shè)備產(chǎn)生而經(jīng)過電源傳播的EMI,模塊電源自己在工作時以及電子設(shè)備處于開關(guān)工作狀況時,都會在電源設(shè)備的輸入端出現(xiàn)終端噪聲,產(chǎn)生輻射及傳導干擾,也會進入交流電網(wǎng)干擾其它的電子設(shè)備,所以必須采取有用措施加以克制。
在克制EMI噪聲的輻射干擾方面,電磁屏蔽是一種體例。而在克制EMI噪聲的傳導干擾方面,采用EMI濾波器是很有用的手段,當然應配合優(yōu)秀的接地措施。在國際上各個國家都執(zhí)行了嚴酷的電磁噪聲限定規(guī)則,因此,在模塊電源中必須要設(shè)計使用知足要求的噪聲濾波器。
在模塊電源設(shè)備輸入引線上存在共模噪聲和差模噪聲,把在交流輸入引線與地之間存在的EMI噪聲叫作其共模噪聲,它可看作為在交流輸入線上傳輸?shù)碾娢幌喾Q、相位雷同的干擾旌旗燈號。把交流輸入引線之間存在的EMI噪聲叫作差模噪聲,它可看作為在交流輸入線傳輸?shù)南辔徊?80°的干擾旌旗燈號。共模噪聲是從交流輸入線流入大地的干擾電流,差模噪聲是在交流輸入線之間流動的干擾電流。對任何電源輸入線上的傳導EMI噪聲,都可以用共模和差模噪聲來透露表現(xiàn),并且可把這兩種EMI噪聲看作自力的EMI源來分別克制。
在對電磁干擾噪聲采取克制措施時,重要應考慮克制共模噪聲,由于共模噪聲在全頻域分外在高頻域占重要部分,而在低頻域差模噪聲占比例較大,所以應根據(jù)EMI噪聲的這個特點來選擇適當?shù)腅MI濾波器。模塊電源的噪聲濾波器可分為一體化式和分立式。一體化式是將電感線圈、電容器等封裝在金屬或塑料外殼中。分立式是在印制板上安裝電感線圈、電容器等,構(gòu)成克制噪聲濾波器。
模塊電源EMI噪聲濾波器是一種無源低通濾波器,它無衰減地將交流電傳輸?shù)诫娫矗蟠笏p隨交流電傳入的EMI噪聲。同時又能有用地克制電源設(shè)備產(chǎn)生的EMI噪聲,阻止它們進入交流電網(wǎng)干擾其它電子設(shè)備。單相交流電網(wǎng)噪聲濾波器它是由集中參數(shù)元件組成的四端無源網(wǎng)絡(luò),重要使用的元件是共模電感線圈、差模電感、共模電容及差模電容。
共模電感線圈用來衰減交流進線上的共模噪聲,一樣平常是在閉合磁路的鐵氧體磁芯上同向卷繞雷同匝數(shù),接入電路后在兩個線圈內(nèi)交流電流產(chǎn)生的磁通相互抵消北京人事考試網(wǎng)站,不致使磁芯引起磁通飽和,又使這兩個線圈的電感值在共模狀況下較大,且保持不變。差模電感線圈與差模電容構(gòu)成交流進線自力端口間的一個低通濾波器,用來克制交流進線上的差模干擾噪聲,防止電源設(shè)備受其干擾。模塊電源噪聲濾波器是無源網(wǎng)絡(luò),它具有雙向克制性能。將它插入在交流電網(wǎng)與電源之間,相稱于這二者的EMI噪聲之間加上一個阻斷屏障,如許一個簡單的無源濾波器起到了雙向克制噪聲的作用,從而在各種要求高的電子設(shè)備中廣泛應用。
共模電感線圈使用的磁芯有環(huán)形、E形和U形等,材料一樣平常采用鐵氧體,環(huán)形磁芯適用于大電流小電感量,它的磁路比E形和U形長,沒有間隙,用較少的圈數(shù)可獲得較大的電感量,因為這些特點它具有較佳的頻率特征。而E形磁芯的線圈走漏磁通小,故當電感漏磁有可能影響其它電路或其它電路與共模電感有磁耦合,而不能獲得所必要的噪聲衰減結(jié)果時應考慮采用E形磁芯作成共模電感。差模電感線圈一樣平常采用金屬粉壓磁芯,因為粉壓磁芯適用頻率范圍較低,在幾十kHz~幾MHz,其直流重疊特征好,在大電流應用時電感量也不會大幅降落,適合作為差模電感。
模塊電源噪聲濾波器使用二種電容,它們在濾波器中的作用不同,還有不同的安全等級要求,因此其性能參數(shù)直接與濾波器的安全性能有關(guān)。差模電容接在交流電進線兩端,它上面除加有額定交流電壓以外,還會疊加交流進線之間存在的各種EMI峰值電壓。所以該電容器的耐壓及耐瞬態(tài)峰值電壓的性能要求較高,同時要求該電容器失效后,不能危及后面電路及人身安全。電容器的安全等級又分為X1和X2兩類,X1類適用于一樣平常場合,X2類適用于會出現(xiàn)高的噪聲峰值電壓的應用場合。
共模電容接在交流電進線與機殼地之間,要求它們在電氣和機械性能上,應有充足大的安全余量百度排名,萬一它們發(fā)生擊穿短路,將使設(shè)備機殼帶上傷害的交流電,如設(shè)備的絕緣或接地珍愛失效,可能使操作人員遭受電擊,甚至危及人身安全。因此對電容器的容量要進行限定,使其在額定頻率的電壓下漏電流小于安全規(guī)范值。另外還要求其應有充足的耐壓及耐瞬態(tài)岑嶺值電壓的余量,并且萬一發(fā)生電壓擊穿它應處于開路狀況,而不會使設(shè)備機殼帶電。
電網(wǎng)濾波器漏電流定義為:在額定交流電壓下,濾波器外殼到交流進線任一端的電流。假如濾波器的所有端口與外殼之間是完全絕緣的,則漏電流的值,重要取決于共模電容的漏電流,即重要取決其容量。因為濾波器漏電流的大小,涉及到人身安全,國際上各國對此都有嚴酷的標準規(guī)定。對于220V/50Hz交流電網(wǎng)供電,一樣平常要求噪聲濾波器的漏電流小于1mA。
對于交流電網(wǎng)噪聲濾波器,試驗電壓分為兩種:一種是加在交流進線兩端,即線-線試驗電壓。若電感線圈及引線是絕緣優(yōu)秀的,它重要取決于電容器的耐壓。另一種是加在交流進線任一端與機殼地之間,即線-地試驗電壓。漏電流和試驗電壓都是噪聲濾波器的安全性能參數(shù),是濾波器中電感線圈、絕緣和電容器安全性能的詳細體現(xiàn),并且與設(shè)備及人身安全緊密相干。
插入損耗是噪聲濾波器的緊張技術(shù)參數(shù)之一,在設(shè)計和選用時應予重要考慮。在濾波器的安全、常規(guī)電氣性能、環(huán)境及機械等條件都知足要求時,應盡量選擇插入損耗值大些。由于電源噪聲濾波器能衰減共模和差模噪聲,所以它即有共模插入損耗,又有差模插入損耗。在現(xiàn)實選用濾波器時,應細致產(chǎn)品手冊給出的插入損耗曲線,都是按照標準規(guī)定,在其輸入和輸出阻抗都為50Ω條件下測得的。由于現(xiàn)實的濾波器兩端阻抗不肯定在全頻率范圍內(nèi)是50Ω,所以它對EMI旌旗燈號的衰減,并不等于產(chǎn)品手冊中給出的插入損耗值。分外當使用安裝不當時新疆人事考試信息網(wǎng),還會遠遠小于標準給定的插入損耗。
電源噪聲濾波器是一種具有互易性的無源網(wǎng)絡(luò),在現(xiàn)實應用中為使它有用地克制噪聲應合理配接。當濾波器的輸出阻抗與負載阻抗不相稱時,在此端口上會產(chǎn)生反射,兩個阻抗相差越大,端口產(chǎn)生的反射也越大。當濾波器兩端阻抗都與外部阻抗不相稱時,則EMI旌旗燈號將在其輸入和輸出端都產(chǎn)生反射。這時電源濾波器對電磁干擾噪聲的衰減,就與濾波器固有的插入損耗和反射損耗有關(guān),可行使這點更有用地克制電磁干擾噪聲。在現(xiàn)實設(shè)計和選擇使用EMI濾波器時,要細致濾波器阻抗的精確連接,以造成盡可能大的反射,使濾波器在很寬的頻率范圍內(nèi)造成較大的阻抗失配,從而得到更好的電磁干擾克制性能。
在電源濾波器的現(xiàn)實應用中,要求其外殼與體系地之間有優(yōu)秀的電氣連接,且應使接地線盡量短,由于過長的接地線會加大接地電阻和電感,而緊張減少濾波器的共??酥颇芰Γ瑫r也會產(chǎn)生公共接地阻抗耦合的題目。減小公共阻抗耦合的方法就是借助設(shè)備的電磁屏蔽賀眾牌,把噪聲濾波器的輸入端與輸出端隔脫離,同時濾波器的接地線要盡量短,如許既把濾波器輸入與輸出端間存在的電磁耦合降到程度,又不破壞設(shè)備的屏蔽結(jié)構(gòu)對于電磁干擾噪聲的克制作用。
電源噪聲濾波器的使用應細致如下幾點:
1、濾波器應盡量靠近設(shè)備交流電入口處安裝,應使未經(jīng)過濾波器的交流進線在設(shè)備內(nèi)盡量短
2、濾波器中的電容器引線應盡可能短,以免引線感抗和容抗在較低頻率上產(chǎn)生諧振
3、濾波器接地線上有大的電流流過,會產(chǎn)生電磁輻射,應對濾波器進行優(yōu)秀的屏蔽和接地
4、濾波器的輸入線和輸出線不能捆扎在一路,布線時盡量增大其間距離,以減小它們之間的耦合,可加隔板或屏蔽層。
電磁干擾濾波器的設(shè)計和選用,重要依據(jù)噪聲干擾特征和體系電磁兼容性的要求,在了解電磁干擾的頻率范圍,估計干擾的大致量級的基礎(chǔ)上進行。首先要了解濾波器的使用環(huán)境、使用電壓、負載電流、環(huán)境溫濕度、振動沖擊、安裝體例和位置等,還要重點考慮其安全性能參數(shù)。應根據(jù)接入電路的要求,以產(chǎn)生阻抗不匹配的原則來選擇濾波器的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和參數(shù)。到底采用哪種情勢要根據(jù)成本、特征、安裝空間等來確定。一體化式成本高,特征較好,安裝天真。分立式成本較低,但結(jié)果沒那么好,可自由分配在印制板上。
評論列表
我要評論