【文章內容簡介】 雙向干擾信號，電子設備既是噪聲干擾的對象，又是一個噪聲源。若從形成特點看，噪聲干擾分串模干擾與共模干擾兩種。串模干擾是兩條電源線之間(簡稱線對線)的噪聲，共模干擾則是兩條電源線對大地(簡稱線對地)的噪聲。因此，電磁干擾濾波器應符合電磁兼容性(EMC)的要求，也必須是雙向射頻濾波器，一方面要濾除從交流電源線上引入的外部電磁干擾，另一方面還能避免本身設備向外部發(fā)出噪聲干擾，以免影響同一電磁環(huán)境下其他電子設備的正常工作。此外，電磁干擾濾波器應對串模、共模干擾都起到抑制作用。 電磁干擾濾波器的基本電路如圖32所示。 圖 32 電磁干擾濾波器的基本電路 該五端器件有兩個輸入端、兩個輸出端和一個接地端，使用時外殼應接通大地。電路中包括共模扼流圈(亦稱共模電感)L、濾波電容C1~C4。L對串模干擾不起作用，但當出現共模干擾時，由于兩個線圈的磁通方向相同，經過耦合后總電感量迅速增大，因此對共模信號呈現很大的感抗，使之不易通過，故稱作共模扼流圈。它的兩個線圈分別繞在低損耗、高導磁率的鐵氧體磁環(huán)上，當有電流通過時，兩個線圈上的磁場就會互相加強。需要指出，當額定電流較大時，共模扼流圈的線徑也要相應增大，以便能承受較大的電流。此外，適當增加電感量，可改善低頻衰減特性。C1和C2采用薄膜電容器，~，主要用來濾除串模干擾。C3和C4跨接在輸出端，并將電容器的中點接地，能有效地抑制共模干擾。C3和C4亦可并聯在輸入端，仍選用陶瓷電容，容量范圍是2200Pf~。為減小漏電流，并且電容器中點應與大地接通。C1~C4的耐壓值均為630VDC或250VAC。圖33示出一種兩級復合式EMI濾波器的內部電路，由于采用兩級(亦稱兩節(jié))濾波，因此濾除噪聲的效果更佳。圖 33 兩級復合式EMI濾波器電路為減小體積、降低成本，單片開關電源一般采用簡易式單級EMI濾波器，典型電路如圖34所示。 (a) (b) (c) (d) 圖 34 開關電源濾波器典型電路 圖(a)與圖(b)中的電容器C能濾除串模干擾，區(qū)別僅是圖(a)將C接在輸入端， 圖(b)則接到輸出端。圖(c)、(d)所示電路較復雜，抑制干擾的效果更佳。圖(c)中的L、C1和C2用來濾除共模干擾，C3和C4濾除串模干擾。R為泄放電阻，可將C3上積累的電荷泄放掉，避免因電荷積累而影響濾波特性；斷電后還能使電源的進線端L、N不帶電，保證使用的安全性。圖(d)則是把共模干擾濾波電容C3和C4接在輸出端。 整流橋電路的設計 (1)整流橋的導通時間與選通特性 50Hz交流電壓經過全波整流后變成脈動直流電壓u1，再通過輸入濾波電容得到直流高壓U1。在理想情況下，整流橋的導通角本應為180176。(導通范圍是從0176?！?80176。)，但由于濾波電容器C的作用，僅在接近交流峰值電壓處的很短時間內才有輸入電流經過整流橋對C充電。50Hz交流電的半周期為10ms，整流橋的導通時間tC≈3ms，其導通角僅為54176。(導通范圍是36176?！?0176。)。因此，整流橋實際通過的是窄脈沖電流。橋式整流濾波電路的原理如圖35(a)所示，整流濾波電壓及整流電流的波形分別如圖35(b)和(c)所示[6]。 最后總結幾點： 1)整流橋的上述特性可等效成對應于輸入電壓頻率的占空比大約為30％。 2)整流二極管的一次導通過程，可視為一個“選通脈沖”，其脈沖重復頻率就等于交流電網的頻率(50Hz)。 3)為降低驅動電路中500kHz以下的傳導噪聲，有時用兩只普通硅整流管(例如1N4007)與兩只快恢復二極管(如FR106)組成整流橋，FRl06的反向恢復時間trr≈250ns。圖 35（2）整流橋的參數選擇隔離式驅動電源一般采用由整流管構成的整流橋，亦可直接選用成品整流橋，完成橋式整流。全波橋式整流器簡稱硅整流橋，它是將四只硅整流管接成橋路形式，再用塑料封裝而成的半導體器件。它具有體積小、使用方便、各整流管的參數一致性好等優(yōu)點，可廣泛用于LED驅動電路的整流電路。硅整流橋有4個引出端，其中交流輸入端、直流輸出端各兩個。 硅整流橋的最大整流電流平均值分0．5～40A等多種規(guī)格，最高反向工作電壓有50～1000V等多種規(guī)格。小功率硅整流橋可直接焊在印刷板上，大、中功率硅整流橋則要用螺釘固定，并且需安裝合適的散熱器。 整流橋的主要參數有反向峰值電壓URM(V)，正向壓降UF(V)，平均整流電流Id(A)，正向峰值浪涌電流IFSM(A)，最大反向漏電流IR(μA)。整流橋的反向擊穿電壓URR應滿足下式要求： 舉例說明，當交流輸入電壓范圍是85～132V時，umax=132V，由式(1)計算出UBR=233．3V，可選耐壓400V的成品整流橋。對于寬范圍輸入交流電壓，umax=265V，同理求得UBR=468．4V，應選耐壓600V的成品整流橋。需要指出，假如用4只硅整流管來構成整流橋，整流管的耐壓值還應進一步提高。辟如可選1N4007(1A／1000V)、1N5408(3A／1000V)型塑封整流管。這是因為此類管子的價格低廉，且按照耐壓值“寧高勿低”的原則，能提高整流橋的安全性與可靠性。 設輸入有效值電流為IRMS，整流橋額定的有效值電流為IBR，應當使IBR≥2IRMS。計算IRMS的公式如下： 式中，PO為驅動電源的輸出功率，η為電源效率，umin為交流輸入電壓的最小值，cosφ為驅動電源的功率因數，允許cosφ=0．5～0．7。由于整流橋實際通過的不是正弦波電流，而是窄脈沖電流(參見圖35)，因此整流橋的平均整流電流IdIRMS，一般可按Id=(0．6～0．7)IRMS來計算IAVG值。 例如，設計一個7．5V／2A(15W)驅動電源，交流輸入電壓范圍是85～265V，要求η=80％。將Po=15W、η=80％、umin=85V、cosψ=0．7一并代入(2)式得到，IRMS=0．32A，進而求出Id=0．65IRMS=0．21A。實際選用lA／600V的整流橋，以留出一定余量。 （1)輸入濾波電容器容量的選擇 為降低整流濾波器的輸出紋波，輸入濾波電容器的容量CI必須選的合適。令每單位輸出功率(W)所需輸入濾波電容器容量(μF)的比例系數為k，當交流電壓u=85～265V時，應取k=(2～3)μF／W；當交流電壓u=230V(1177。15％)時，應取k=1μF／W。輸入濾波電容器容量的選擇如表3l所示，Po為驅動電源的輸出功率。 表31 輸入濾波電容器容量的選擇 （2)準確計算輸入濾波電容器容量的方法：輸入濾波電容的容量是LED驅動電源的一個重要參數。CI值選得過低，會使UImin值大大降低，而輸入脈動電壓UR卻升高。但CI值取得過高，會增加電容器成本，而且對于提高UImin值和降低脈動電壓的效果并不明顯。下面介紹計算CI準確值的方法。 設交流電壓u的最小值為umin。u經過橋式整流和CI濾波，在u=umin情況下的輸入電壓波形如圖36所示。該圖是在Po=POM，f=50Hz、整流橋的導通時間tC=3ms、η=80％的情況下繪出的。由圖可見，在直流高壓的最小值UImin上還疊加一個幅度為UR的一次側脈動電壓，這是CI在充放電過程中形成的。欲獲得CI的準確值，可按下式進行計算： 舉例說明，在寬范圍電壓輸入時，umin=85V。取UImin=90V，f=50Hz，tC=3ms，假定Po=30W，η=80％，一并帶入(3)式中求出CI=84．2μF，比例系數CI／PO=84．2μF／30W=2．8μF／W，這恰好在(2～3)μF／W允許的范圍之內。圖 36 交流電壓為最小值時的輸入電壓波形 DC/AC變換電路的設計DC/AC逆變電路是將直流電轉換為交流電的電路,逆變電路現在常用的開關器件有功率晶體管（GTR)、功率場效應管(POWER MOSFET)、可關斷晶閘管（GTO）、普通型和快速型晶閘管（SCR)。半橋式開關電源的逆變電路如圖37所示[7]。圖 37 DC/AC變換電路開關管SS2選用MOSFET，因為它是電壓驅動全控制器件，具有驅動電路簡單、驅動功率小、開關速度快及安全工作區(qū)大等優(yōu)點。半橋式逆變電路一個橋臂由開關管SS2（SS2是兩個帶反并聯二極管VDVD2的MOSFET管）組成，另一個橋臂由電容CC2（CC2是容量相等的兩個電解電容）組成。高頻變壓器初級一端接在CC2的中點，另一端接在SS2的公共連接端，CC2中點的電壓等于整流后直流電壓的一半，即 V／2。開關SS2交替導通在變壓器的次級形成幅值為 V／2的交流方波電壓。通過調節(jié)開關的占空比，就能改變變壓器二次側整流輸出平均電壓 v。圖37中，RR2是并聯均壓電阻；C3是耦合電容，其作用是防止由于兩個開關管的特性差異而造成變壓器磁芯飽和，從而提高半橋逆變電路的抗不平衡能力，C3要選擇ESR小的無極性電容。 輸出平滑電路的設計驅動電源輸出平滑電路的性能好壞直接影響到輸出電壓的質量問題，是LED能否正常穩(wěn)定發(fā)光的保證。故必須對平滑電路組件參數進行精確設計和計算。輸出平滑電路如圖38所示。圖 38 輸出平滑電路由于輸出高頻變壓器輸出脈沖電壓頻率達100KHz,故要求輸出整流二極管具有快速恢復特性，故選用超快速恢復二極管，根據輸出電壓及電流參數選用philips公司的BYV32200二極管，其技術參數如下：最高反向工作電壓：200V；整流電流：20A；反向恢復時間：35nS. 其中D為2倍占空比，即D=；K為波形系數，，Ns為高頻變壓器二次繞組匝數，Np為一次繞組匝數。Vin為輸入直流電壓。代入數據有： 其中Lf為輸出濾波電感，為允許紋波電壓， 為開關頻率。代入數據有： 取標稱值為6800μF。，濾波電容容量為6800μF，二極管D選BYV32200。 主電路及其工作原理LED節(jié)能燈驅動電路主要由主電路、控制電路兩大部分組成。主電路主要由EMI濾波電路、整流橋電路、DC/