DC電源的電磁兼容設(shè)計(jì)
隨著電力電子技術(shù)的發(fā)展，開關(guān)電源模塊因其相對(duì)體積小、效率高、工作可靠等優(yōu)點(diǎn)開始取代傳統(tǒng)整流電源而被廣泛應(yīng)用到社會(huì)的各個(gè)領(lǐng)域。
但由于開關(guān)電源工作頻率高，內(nèi)部產(chǎn)生很快的電流、電壓變化，即dv/dt和di/dt，導(dǎo)致開關(guān)電源模塊將產(chǎn)生較強(qiáng)的諧波抗擾度和尖峰抗擾度，并通過傳導(dǎo)、輻射和串?dāng)_等耦合途徑影響自身電路及其它電子系統(tǒng)的正常工作，當(dāng)然其本身也會(huì)受到其它電子設(shè)備電磁抗擾度的影響。由于國家開始對(duì)部分電子產(chǎn)品強(qiáng)制實(shí)行3C認(rèn)證，因此一個(gè)電子設(shè)備能否滿足電磁兼容標(biāo)準(zhǔn)，將關(guān)系到這一產(chǎn)品能否在市場(chǎng)上銷售，所以進(jìn)行開關(guān)電源的電磁兼容性研究顯得非常重要。其中就涉及到EMD與電磁敏感度EMS設(shè)計(jì)的問題。
進(jìn)行開關(guān)電源的電磁兼容性設(shè)計(jì)時(shí)，首先進(jìn)行一個(gè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)，明確以下幾點(diǎn)：
明確系統(tǒng)要滿足的電磁兼容標(biāo)準(zhǔn)；
確定系統(tǒng)內(nèi)的關(guān)鍵電路部分，包括強(qiáng)干擾源電路、高度敏感電路；
明確電源設(shè)備工作環(huán)境中的電磁干擾源及敏感設(shè)備；
確定對(duì)電源設(shè)備所要采取的電磁兼容性措施。
DC/DC變換器內(nèi)部噪聲干擾源分析
1、二極管的反向恢復(fù)引起噪聲抗擾度
在開關(guān)電源中常使用工頻整流二極管、高頻整流二極管、續(xù)流二極管等，由于這些二極管都工作在開關(guān)狀態(tài)，如圖所示，在二極管由阻斷狀態(tài)到導(dǎo)通工作過程中，將產(chǎn)生一個(gè)很高的電壓尖峰VFP；在二極管由導(dǎo)通狀態(tài)到阻斷工作過程中，存在一個(gè)反向恢復(fù)時(shí)間trr，在反向恢復(fù)過程中，由于二極管封裝電感及引線電感的存在，將產(chǎn)生一個(gè)反向電壓尖峰VRP，由于少子的存儲(chǔ)與復(fù)合效應(yīng)，會(huì)產(chǎn)生瞬變的反向恢復(fù)電流IRP，這種快速的電流、電壓突變是電磁抗擾度產(chǎn)生的根源。
2、二極管正向?qū)娏麟妷翰ㄐ?/p>
在正激式、推挽式、橋式變換器中，流過開關(guān)管的電流波形在阻性負(fù)載時(shí)近似矩形波，含有豐富的高頻成分，這些高頻諧波會(huì)產(chǎn)生很強(qiáng)的電磁抗擾度，在反激變換器中，流過開關(guān)管的電流波形在阻性負(fù)載時(shí)近似三角波，高次諧波成分相對(duì)較少。開關(guān)管在開通時(shí)，由于開關(guān)時(shí)間很短以及逆變回路中引線電感的存在，將產(chǎn)生很大的dV/dt突變和很高的尖峰電壓，在開關(guān)管的關(guān)斷時(shí)，由于關(guān)斷時(shí)間很短，將產(chǎn)生很大的di/dt突變和很高的電流尖峰，這些電流、電壓突變將產(chǎn)生很強(qiáng)的電磁抗擾度。
3、電感、變壓器等磁性元件引起的電磁抗擾度
在開關(guān)電源中存在輸入濾波電感、功率變壓器、隔離變壓器、輸出濾波電感等磁性元件，隔離變壓器初次級(jí)之間存在寄生電容，高頻抗擾度信號(hào)通過寄生電容耦合到次邊；功率變壓器由于繞制工藝等原因，原次邊耦合不理想而存在漏感，漏電感將產(chǎn)生電磁輻射抗擾度，另外功率變壓器線圈繞組流過高頻脈沖電流，在周圍形成高頻電磁場(chǎng)；電感線圈中流過脈動(dòng)電流會(huì)產(chǎn)生電磁場(chǎng)輻射，而且在負(fù)載突切時(shí)，會(huì)形成電壓尖峰，同時(shí)當(dāng)它工作在飽和狀態(tài)時(shí)，將會(huì)產(chǎn)生電流突變，這些都會(huì)引起電磁抗擾度；
4、控制電路中周期性的高頻脈沖信號(hào)如振蕩器產(chǎn)生的高頻脈沖信號(hào)等將產(chǎn)生高頻高次諧波，對(duì)周圍電路產(chǎn)生電磁干擾。
5、此外電路中還會(huì)有地環(huán)路抗擾度、公共阻抗耦合抗擾度，以及控制電源噪聲抗擾度等。
6、開關(guān)電源中的布線設(shè)計(jì)非常重要，不合理布線將使電磁抗擾度通過線線之間的耦合電容和分布互感串?dāng)_或輻射到鄰近導(dǎo)線上，從而影響其它電路的正常工作。
7、熱輻射產(chǎn)生的電磁抗擾度，熱輻射是以電磁波的形式進(jìn)行熱交換，這種電磁抗擾度影響其它電子元器件或電路的正常穩(wěn)定工作。
外界的電磁抗擾度
對(duì)于某一電子設(shè)備，外界對(duì)其產(chǎn)生影響的電磁抗擾度包括：電網(wǎng)中的諧波抗擾度、雷電、太陽噪聲、靜電放電，以及周圍的高頻發(fā)射設(shè)備引起的抗擾度。
電磁抗擾度的后果
電磁抗擾度將造成傳輸信號(hào)畸變，影響設(shè)備的正常工作。對(duì)于雷電、靜電放電等高能量的電磁抗擾度，嚴(yán)重時(shí)會(huì)損壞設(shè)備。而對(duì)于某些設(shè)備，電磁輻射會(huì)引起重要信息的泄漏。
開關(guān)電源的電磁兼容設(shè)計(jì)
了解了開關(guān)電源內(nèi)部及外部電磁抗擾度源后，我們還應(yīng)知道，形成電磁抗擾度機(jī)理的三要素是還有傳播途徑和受擾設(shè)備。因此開關(guān)電源的電磁兼容設(shè)計(jì)主要從以下三個(gè)方面入手：
減小抗擾度源的電磁干擾能量；
切斷抗擾度傳播途徑；
提高受擾設(shè)備的抗抗擾度能力。
正確了解和把握開關(guān)電源的電磁抗擾度源及其產(chǎn)生機(jī)理和抗擾度傳播途徑，對(duì)于采取何種抗擾度措施以使設(shè)備滿足電磁兼容要求非常重要。由于抗擾度源有開關(guān)電源內(nèi)部產(chǎn)生的抗擾度源和外部的抗擾度源，而且可以說抗擾度源無法消除，受擾設(shè)備也總是存在，因此可以說電磁兼容問題總是存在。
