高頻開關(guān)電源電磁干擾-文庫吧
2025-05-01 08:57 本頁面
【正文】 是因?yàn)楣ゎl交流正弦波電源通過整流后變成單向脈動電源，已不再是單一頻率的電流，此電流可分解為一直流分量和一系列頻率不同的諧波分量之和，諧波（特別是高次諧波）會沿著輸電線路產(chǎn)生傳導(dǎo)干擾和輻射干擾，一方面使接在其前端電源線上的電流波形發(fā)生畸變，另一方面通過電源線產(chǎn)生射頻干擾。（2）開關(guān)管與二次整流管開關(guān)管、二次整流管高頻通斷時所產(chǎn)生的電壓、電流變化率dv/dt、di/dt是具有較大幅度的脈沖，頻帶較寬且諧波豐富，是一個很強(qiáng)的干擾源。開關(guān)管是開關(guān)電源的核心器件，同時也是干擾源。其工作頻率直接與電磁干擾的強(qiáng)度相關(guān)。隨著開關(guān)管的工作頻率升高，開關(guān)管電壓、電流的切換速度加快，其傳導(dǎo)干擾和輻射干擾也隨之增加。（3）高頻開關(guān)變壓器開關(guān)管負(fù)載為高頻開關(guān)變壓器初級線圈，在開關(guān)管導(dǎo)通瞬間，初級線圈產(chǎn)生很大的涌流，并出現(xiàn)較高的浪涌尖峰電壓；在開關(guān)管斷開瞬間，由于初級線圈的漏磁通，致使一部分能量沒有傳輸?shù)酱渭壘€圈，而是通過集電極電路中的電容、電阻形成帶有尖峰的衰減振蕩，疊加在關(guān)斷電壓上，形成關(guān)斷電壓尖峰，產(chǎn)生與初級線圈接通時一樣的磁化沖擊電流瞬變。這個噪聲會傳導(dǎo)到輸入、輸出端，形成傳導(dǎo)干擾，重者有可能擊穿開關(guān)管。另外，高頻開關(guān)變壓器初級線圈、開關(guān)管和濾波電容構(gòu)成的高頻開關(guān)電流環(huán)路可能會產(chǎn)生較大的空間輻射，形成輻射干擾。如果電容濾波容量不足或高頻特性不好，電容上的高頻阻抗會使高頻電流以差模方式傳導(dǎo)到交流電源中形成傳導(dǎo)干擾。（4）控制電路引起的電磁干擾控制電路中周期性的高頻脈沖信號，如振蕩器產(chǎn)生的高頻脈沖信號等將產(chǎn)生高頻高次諧波，對周圍電路產(chǎn)生電磁干擾。（5）雜散參數(shù)影響產(chǎn)生的電磁干擾在傳導(dǎo)干擾頻段，多數(shù)開關(guān)電源干擾的耦合通道是可以用電路網(wǎng)絡(luò)來描述的。但是，在開關(guān)電源中的任何一個實(shí)際元器件，如電阻器、電容器、電感器乃至開關(guān)管、二極管都包含有雜散參數(shù)，且研究的頻帶愈寬，等值電路的階次愈高，因此，包括各元器件雜散參數(shù)和元器件間的耦合在內(nèi)的開關(guān)電源的等效電路將復(fù)雜得多。在高頻時，雜散參數(shù)對耦合通道的特性影響很大，分布電容的存在成為電磁干擾的通道。另外，在開關(guān)管功率較大時，集電極一般都需加上散熱片，散熱片與開關(guān)管之間的分布電容在高頻時不能忽略，它能形成面向空間的輻射干擾和電源線傳導(dǎo)的傳導(dǎo)干擾。 高頻開關(guān)電源的發(fā)展趨勢（1）高頻化電氣產(chǎn)品的變壓器、電感和電容的體積、重量與供電頻率的平方根成反比，當(dāng)把頻率從50Hz提高到20kHz以上，提高幾百倍甚至上千倍的話，用電設(shè)備的體積和重量大體可以下降至工頻設(shè)計的5%~10%以上。電鍍、電解、電加工、充電、浮充電、電力合閘用等各種直流電源通過實(shí)現(xiàn)功率變換成為“開關(guān)變換類電源”，不僅可以大幅度節(jié)約材料，還可節(jié)約用電30%以上。（2）模塊化在電源集成技術(shù)的發(fā)展進(jìn)程中，已經(jīng)經(jīng)歷了電力半導(dǎo)體器件模塊化，功率與控制電路的集成化，集成無源元件（包括磁集成技術(shù)）等發(fā)展階段。隨著大規(guī)模分布電源系統(tǒng)的發(fā)展，一體化的設(shè)計觀念被推廣到大容量、高電壓的電源系統(tǒng)，產(chǎn)品設(shè)計中提高了集成度，出現(xiàn)了集成電力電子模塊（IPEM）。IPEM將功率器件與電路、控制以及檢測、執(zhí)行等元件集成為一體封裝的模塊，既可用于標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計，也可用于專用、特殊設(shè)計。無論是AC/DC或是DC/DC變換器都是朝著模塊化方向發(fā)展，其特點(diǎn)是：可用模塊電源組成分布式電源系統(tǒng)；可以設(shè)計成N+1冗余電源系統(tǒng)，從而提高可靠性；可以做成插入式結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)熱更換，從而在運(yùn)行中出現(xiàn)故障時能快速更換模塊插件；多臺模塊并用可實(shí)現(xiàn)大功率電源系統(tǒng)。此外，還可在電源系統(tǒng)建成后，根據(jù)需要擴(kuò)充容量。（3）并聯(lián)均流隨著高頻電源技術(shù)及新型功率器件的發(fā)展，對大容量高頻開關(guān)電源的研究和開發(fā)已成為當(dāng)今電力電子學(xué)的主要研究領(lǐng)域
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