【正文】 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C到輸出端。圖（c）、（d）所示電路較復(fù)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，C 3和C 4濾除串模干擾。R3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(jìn)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.為了保證所設(shè)計(jì)的開關(guān)電源有較好的穩(wěn)定性，在本設(shè)計(jì)中EMI濾波器采用的電路圖如(d)圖所示。山東科技大學(xué) 2022 級畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）37 設(shè)計(jì)中所采用的電路圖工作過程：CLCC3組成的雙π型濾波網(wǎng)絡(luò)主要是對輸入電源的電磁噪聲及雜波信號進(jìn)行抑制，防止對電源干擾，同時也防止電源本身產(chǎn)生的高頻雜波對電網(wǎng)干擾。當(dāng)電源開啟瞬間由于瞬間電流大，加RT1（熱敏電阻）就能有效的防止浪涌電流。因瞬時能量全消耗在RT1電阻上，一定時間后溫度升高后RT1阻值減?。≧T1是負(fù)溫系數(shù)元件），這時它消耗的能量非常小，后級電路可正常工作。 （3）、EMI濾波器的技術(shù)參數(shù) 【16】 EMI濾波器的主要技術(shù)參數(shù)有：額定電壓、額定電流、漏電流、測試電壓、絕緣電阻、直流電阻、使用溫度范圍、工作溫升Tr 、插入損耗AdB、外形尺寸、重量等。上述參數(shù)中最重要的是插入損耗（ 亦稱稱插入衰減），它是評價電磁干擾濾波器性能優(yōu)劣的主要指標(biāo)。插入衰減），它是評價電磁干擾濾波器性能優(yōu)劣的主要指標(biāo).①、插入損耗（A dB）是頻率的函數(shù)，用dB表示。設(shè)電磁干擾濾波器插入前后傳輸?shù)截?fù)載上的噪聲功率分P 1 、P 2 ，有公式：AdB = 10 ㏒（P 1/P2） (1)假定負(fù)載阻抗在插入前后始終保持不變，則P 1= V12/Z，P 2= V22/Z。山東科技大學(xué) 2022 級畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）38式中V 1是噪聲源直接加到負(fù)載上的電壓，V 2是在噪聲源與負(fù)載之間插入電磁干擾濾波器后負(fù)載上的噪聲電壓，且V 2﹤﹤V 1。帶入（1）式中得到：AdB = 20 ㏒（V 1/V2） (2)插入損耗用分貝（dB）表示，分貝值愈大，說明抑制噪聲干擾的能力愈強(qiáng)。鑒于理論計(jì)算比較繁瑣且誤差較大，通常是由生產(chǎn)廠家進(jìn)行實(shí)際測量，根據(jù)噪聲頻譜逐點(diǎn)測出所對應(yīng)的插入損耗，然后會出典型的插入損耗曲線，提供給用戶。②、漏電流：計(jì)算EMI濾波器對地漏電流的公式為： ILD=2π f C V C (3)式中，I LD 為漏電流，f是電網(wǎng)頻率。以圖d為例，f=50Hz,C= C 3 + C4 =4400Pf, VC 是C 3 、C 4 上的壓降，亦即輸出端得對地電壓，可取V C ≈220V/2=110V。由（3）式不難算出，此時漏電流I LD =選4700pF,則C=4700Pf*2=9400pF，I LD =。顯然，漏電流與C成正比。對漏電流的要求是愈小愈好，這樣安全性高，一般應(yīng)為幾百毫安至幾毫安。③、額定電流： 額定電流還與環(huán)境溫度T A有關(guān)：例如，國外有的生產(chǎn)廠家給出了下述經(jīng)驗(yàn)公式：I=I1(85TA)/45 (4)山東科技大學(xué) 2022 級畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）39式中，I 1是40176。C時的額定電流。舉例說明，當(dāng)T A =50時，I= I1；而當(dāng)T A =25時，I= I 1。這表明，額定電流值隨溫度的降低而增大，這是由于散熱條件改善的緣故。 整流濾波電路 【17】（1）、整流電路①、工作原理：圖 整流電路山東科技大學(xué) 2022 級畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）40 整流電路的波形圖當(dāng)正半周時二極管 DD3 導(dǎo)通，在負(fù)載電阻上得到正弦波的正半周。當(dāng)負(fù)半周時二極管 DD4 導(dǎo)通，在負(fù)載電阻上得到正弦波的負(fù)半周。在負(fù)載電阻上正負(fù)半周經(jīng)過合成，得到的是同一個方向的單向脈動電壓②、負(fù)載上的直流電壓和直流電流輸出電壓是脈動電壓，通常用它的平均值與直流電壓等效山東科技大學(xué) 2022 級畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）41圖 負(fù)載電壓波形輸出的平均電壓為： 22π02L ????流過負(fù)載的平均電流為： LRI??流過二極管的平均電流為： ?二極管所承受的最大反向電壓： 2RmaxV（2） 濾波電路山東科技大學(xué) 2022 級畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）42圖 濾波電路①、基本概念及原理濾波電路利用電抗性元件對交、直流阻抗的不同，實(shí)現(xiàn)濾波。 電容器 C 對直流開路，對交流阻抗小，所以 C 應(yīng)該并聯(lián)在負(fù)載兩端，起穩(wěn)定電壓的作用； 電感器 L 對直流阻抗小，對交流阻抗大，因此 L 應(yīng)與負(fù)載串聯(lián)，起穩(wěn)定電流的作用。 經(jīng)過濾波電路后，既可保留直流分量、又可濾掉一部分交流分量，改變了交直流成分的比例，減小了電路的脈動系數(shù)，改善了直流電壓的質(zhì)量。 ②、單相橋式電容濾波整流電路及原理Ⅰ、單相橋式電容濾波整流電路——在負(fù)載電阻上并聯(lián)了一個濾波電容 C。Ⅱ、濾波原理若電路處于正半周，二極管 DD3 導(dǎo)通，變壓器次端電壓 v2 給電容器 C 充電。此時 C 相當(dāng)于并聯(lián)在 v2 上，所以輸出波形同 v2， 是正弦形。山東科技大學(xué) 2022 級畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）43 濾波原理所以，在 t1 到 t2 時刻，二極管導(dǎo)電，Ｃ充電，vC=vL 按正弦規(guī)律變化；t2 到 t3 時刻二極管關(guān)斷，vC=vL 按指數(shù)曲線下降，放電時間常數(shù)為 RLC。需要指出的是，當(dāng)放電時間常數(shù) RLC 增加時， t1 點(diǎn)要右移，t2 點(diǎn)要左移，二極管關(guān)斷時間加長， 導(dǎo)通角減小，見曲線 3；反之，RLC 減少時，導(dǎo)通 角增加。顯然，當(dāng)ＲL 很 小，即 IL 很大時，電容波的效果不好，見濾波曲線中的 2。反之，當(dāng)ＲL 很大，即 IL 很小時，盡管 C 較小, RLC 仍很大,電容濾波的效果也很好,見濾波曲線中的 3。所以電容濾波適合輸出電流較小的場合。當(dāng)v 2到達(dá)90176。 時，v 2開始下降。先假設(shè)二極管關(guān)斷，電容C就要以指數(shù)規(guī)律向負(fù)載 Ｒ L放電。指數(shù)放電起始點(diǎn)的放電速率很大。在剛過90176。時，正弦曲線下降的速率很慢。所以剛過90176。時二極管仍然導(dǎo)通。在超過90176。后的某個點(diǎn)，正弦曲線下降的速率越來越快，二極管關(guān)斷。山東科技大學(xué) 2022 級畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）44圖 RLC 對濾波的影響Ⅲ、電容濾波的計(jì)算電容濾波的計(jì)算比較麻煩，因?yàn)闆Q定輸出電壓的因素較多。工程上有詳細(xì)的曲線可供查閱。一般常采用以下近似估算法：一種是用鋸齒波近似表示，即： 20max=eLIVB???另一種是在 RLC=(3?5)T/ 2 的條件下，近似認(rèn)為 VL=VO=。 （或者，電容濾波要獲得較好的效果，工程上也通常應(yīng)滿足 ?RLC≥6~10。 ）（4）整流濾波電路中，輸出直流電壓 VL隨負(fù)載電流 IO的變化關(guān)系曲線。 圖 輸出電壓隨負(fù)載的變化山東科技大學(xué) 2022 級畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）452OLd2O1.)53(=, 0VTCR???～? 由此可見，其輸出電壓值隨著負(fù)載電流的變化而不斷變化，因此為使其達(dá)到真正意義上的恒壓值，應(yīng)進(jìn)一步進(jìn)行穩(wěn)壓處理。因?yàn)殡娙轂V波是保持電壓不恒定不變，故在本設(shè)計(jì)中選用電容濾波，而不是電感濾波。故整流濾波電路如下所示：圖 應(yīng)用的整流濾波電路、抑制開關(guān)電源產(chǎn)生的干擾（1） 、產(chǎn)生干擾的原因： 山東科技大學(xué) 2022 級畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）46圖 干擾源及電流電壓波形開關(guān)電路是開關(guān)電源的核心也是主要的干擾源之一，它主要由開關(guān)管和高頻變壓器組成。開關(guān)管產(chǎn)生的 dV/dt 具有較大的脈沖，頻帶較寬且諧波豐富。這種脈沖干擾產(chǎn)生的主要原因是：　?、?、在開關(guān)管導(dǎo)通瞬間，變壓器初級線圈產(chǎn)生很大的涌流，并在初級線圈的兩端出現(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從一次線圈傳輸?shù)蕉尉€圈，儲藏在漏感中的這部分能量將和開關(guān)管本身的極間電容、電阻形成帶有尖峰的衰減振蕩，疊加在開關(guān)管的關(guān)斷電壓上，形成關(guān)斷尖峰電壓。這個噪聲會傳導(dǎo)到輸人輸出端，形成傳導(dǎo)干擾?！　、?、輸出二極管在正向?qū)〞r，PN 結(jié)內(nèi)的電荷被積累，二極管加反向電壓時積累的電荷將消失并產(chǎn)生反向電流。由于二次整流回路中 V 在開關(guān)轉(zhuǎn)換時頻率很高，即由導(dǎo)通轉(zhuǎn)變?yōu)榻刂沟臅r間很短，在短時間內(nèi)要讓存儲電荷消失就產(chǎn)生反向電流的浪涌。由于直流輸出線路中的分布電容、分布電感的存在，使因浪涌引起的干擾成為高頻衰減振蕩。山東科技大學(xué) 2022 級畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）47③、高頻變壓器初級線圈，開關(guān)管和濾波電容構(gòu)成的高頻開關(guān)電流環(huán)路可能產(chǎn)生較大的空間輻射，形成輻射干擾?！∪鐖D b 所示，I1 是變壓器初級線圈電流，I2 是二次線圈電流，VDS 是開關(guān)管漏源極間電壓，VD 是二次側(cè)輸出二極管上兩端電壓。開關(guān)管關(guān)斷時產(chǎn)生頻率為 f1 的干擾，而輸出二極管反向電流引起頻率為 f2 的干擾。④、干擾的耦合通道：　　由于變壓器的初次級線圈間存在雜散電容，開關(guān)電路產(chǎn)生的共模干擾通過變壓器在原副邊相互傳播。相比較而言，差模干擾路徑比較簡單也易于處理。在此主要介紹共模干擾的產(chǎn)生和抑制。（2）、開關(guān)管和輸出二極管的緩沖電路圖 緩沖電路　由于開關(guān)管和輸出二極管的高速開關(guān)引起的干擾，可以通過增加緩沖電路來減小。如上圖所示：山東科技大學(xué) 2022 級畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）48①、 由于變壓器的繞制工藝引起的漏電感以及負(fù)載的電感性引起的開關(guān)應(yīng)力過高，可導(dǎo)致開關(guān)管的損壞，因此與電感線圈并聯(lián) RCD緩沖網(wǎng)絡(luò)可有效抑制開關(guān)應(yīng)力，從而可以選取耐壓值較小的開關(guān)管，減小了損耗和成本。上圖中 C1，R1，D1 組成 snubber 電路，吸收殘存在變壓器漏感中的能量，能夠減小開關(guān)管關(guān)斷時的浪涌電壓。電容 CZ 的取值如下:C2=IP tf / 2 (*Vceo)式中，I P為原邊電流最大值，t f為集電極電流下降時間，Vceo 為所用開關(guān)管耐壓額定值。R1的取值必須保證在最大輸人電壓和最小負(fù)載電流時 C2 的充分放電，取值如下:R1= / C2在本電路中，D1 采用肖特基二極管 FR107，c1 取 103/IkV，R1 取47k/2W?！　、?、上圖中 C2，R2，D2 組成開關(guān)緩沖電路，減小開關(guān)管的 dV/dt，即減小由此產(chǎn)生的干擾。③、上圖中 C3，R3 組成輸出二極管的緩沖電路，減小 di/dt，另外輸出二極管應(yīng)采用肖特基或者超快速恢復(fù)二極管。（3）、高頻變壓器的設(shè)計(jì)和選擇 山東科技大學(xué) 2022 級畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）49　　變壓器是開關(guān)電源的最關(guān)鍵器件之一。變壓器不僅要設(shè)計(jì)合理，在制作上也很有講究。一個好的變壓器既要滿足帶負(fù)載能力，還要能起到減小和抑制干擾的作用。①、首先應(yīng)根據(jù)輸出負(fù)載的大小選擇變壓器的類型和磁芯的型號 【18】 。在單端反激式變換器電路中，變壓器初級繞組只在 B—H 待佐曲線[磁滯回線)的一個方向上被驅(qū)動，因此，在設(shè)計(jì)時注意不要使其飽和所選擇的磁芯一定要有足夠大的有效體積，通常應(yīng)用空氣隙來擴(kuò)大其有效體積 傳輸變壓器有效體積 v 的計(jì)算公式如下： 0emax2LIVB???ILamx最大負(fù)載電流‘L：變壓器次級繞組的電感量；：空氣的導(dǎo)磁率。其值為 150?：所選磁芯的磁性材料的相對導(dǎo)磁率eBmax：磁芯的最大磁通密度。相對導(dǎo)磁率從應(yīng)盡可能選得大一些，以避免由于喂制磁充尺寸和線徑，以及銅損和鐵損引起磁芯溫升過高?！、?、確定變壓器的線徑及線數(shù)。依據(jù) Bobbin 的槽寬并以電流密度6A/mm2 為參考，綜合考慮電流的趨膚效應(yīng)，決定變壓器的線徑及線數(shù)?！、?、根據(jù)電路的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和設(shè)計(jì)要求，計(jì)算初次級繞組的電感量和匝數(shù)，反激式電源還應(yīng)計(jì)算變壓器氣隙的大小，氣隙的大小決定了變壓器的帶負(fù)山東科技大學(xué) 2022 級畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）50載能力，同時也會影響變壓器漏感的大小。而漏感是產(chǎn)生干擾的一個重要原因，在滿足帶負(fù)載能力的情況下，漏感以小些為好。、?、?、變壓器的屏蔽層。在 EMI 干擾較強(qiáng)的情況下，常在變壓器的初次級之間加入一層屏蔽層，如圖 6，通過加入屏蔽層切斷了初次級間雜散電容的路徑，讓其都對地形成電容，其屏蔽效果非常好，可以大為減小 EMI，同時對于電網(wǎng)串入的瞬態(tài)干擾也有一定的抑制作用。但變壓器的制作工藝和成本都上升。屏蔽層有銅層和繞線層兩種，銅層的效果最佳。圖 加入屏蔽層得變壓器、功率變換電路 【19】（1） 、MOS 管的工作原理：目前應(yīng)用最廣泛的絕緣柵場效應(yīng)管是MOSFET（MOS 管） ，是利用半導(dǎo)體表面的電聲效應(yīng)進(jìn)行工作的。也稱為表面場效應(yīng)器件。由于它的柵極處于不導(dǎo)電狀態(tài)，所以輸入電阻可以大大提高，最高可達(dá) 105歐姆，MOS 管是利用柵源電壓的大小，來改變半導(dǎo)體表面感生電荷的多少，從而控制漏極電流的大小。（2） 、常見的原理圖：山東科技大學(xué) 2022 級畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）51圖 功率變換電路的原理圖(3)、工作原理：RCRRCDD2 組成緩沖器，和開關(guān) MOS 管并接，使開關(guān)管電壓應(yīng)力減少，EMI 減少，不發(fā)生二次擊穿。在開關(guān)管 Q1 關(guān)斷時，變壓器