電源適配器干擾的抑制
開關電源適配器的優點是功耗低,變換效率高,體積小,重量輕,但由于開關電源始終工作在高頻率狀態,所以會產生很多高頻諧波成分,而這些高頻諧波成分經過電路、空間輻射到輸出電路及空間,及易干擾其他設備的正常工作。比如一些AV類產品,顯示屏的畫面會出現條紋干擾、音頻里會有電流聲,影響到產品的正常使用效果。
開關電源的干擾分為電磁輻射干擾(EMI)和射頻干擾(RFI).
下面我們來分析一下開關電源適配器干擾的產生原因:
1.開關MOS管是開關工作狀態,會產生干擾
開關電源適配器中的功率MOS管工作在開關狀態,由于是通、斷狀態會產生較大的脈沖電壓和脈沖電流,而脈沖電流和脈沖電壓中含有高次諧波。同時開關MOS管導通時,由于開關電源變壓器漏感和輸出整流二極管的恢復特性形成的電磁振蕩,在二極管上產生浪涌電壓,開關管截止時,高頻變壓器各繞組漏感引起的電流突變,也會產生浪涌電壓,這些都將會成為噪聲干擾源。
2.高頻變壓器產生的干擾
高頻變壓器繞組中電流形成的磁通,大部分將通過高導磁率的磁芯,但仍有少部分通過繞組與間隙輻射出去,成為所謂的漏磁通,這些漏磁通將形成電磁感應干擾。
3.由整流濾波電容產生的干擾
開關電源適配器設計中,在市電輸入的電路前端,有高壓220VAC整流濾波電路,整流二極管的導通角很小,整流電流的峰值很大,這種脈沖狀的整流電流也會產生干擾。
4.由肖特基二極管的恢復特性產生的干擾
二極管進行高頻整流時,由于存在結電容,在反向恢復期間會引起高頻衰減振蕩而產生干擾。開關電源適配器產生的尖峰干擾和諧波干擾能量,通過開關電源的輸入與輸出電路傳播出去而形成的干擾稱為傳導干擾;而諧波和寄生振蕩能量通過輸入與輸出電路傳播時,都會在空間產生電場和磁場,這種通過電磁輻射產生的干擾稱為輻射干擾。消除這種干擾既可以通過吸收回路實現,也可以通過諧振開關技術實現。
開關電源適配器干擾的抑制
對干擾的抑制一直是開關電源設計工程師考慮的問題,隨著國際標準對開關電源產品的指標要求越來越高,對開關電源干擾的抑制技術成為電源行業研究的熱點之一。
a.采用屏蔽措施
采用屏蔽技術可以有效的抑制開關電源的電磁輻射干擾。為了抑制開關電源的輻射,可完全按照對磁場屏蔽的方法來加工屏蔽罩或者散熱片,而后將整個屏蔽罩與系統的機殼和地連為一體,就能對電磁輻射進行有效的屏蔽。
b.抑制干擾發生源的電平
干擾來源于電壓、電流的急劇變化過程,是有功率開關管、整流二極管與周圍電路引起的。為此用盡量降低電壓與電流波形的變化率。利用吸收電路可以降低浪涌電壓,并減小開關電源變壓器的漏感。
c.利用RC吸收回路抑制干擾
RC、RCV吸收回路可以起到減小脈沖電流、電壓變化率的效果,改善開關電源電路的工作條件,從而減少干擾。
d.采用接地措施
在電路設計中應遵循“一點接地”的原則,如果形成多點接地,會出現閉合的接地環路,當磁力線穿過該回路時就會形成磁感應噪聲。 在低頻電路和高頻電路共存的電路系統中,應分別將低頻、高頻電路、功率電路的接地線端單獨連接后,再連接到公共的參考點。
e.利用LC抑制電路抑制干擾
利用LC抑制回路可以起到電源供電輸入側與開關電源側干擾信號的雙向抑制作用,共模抑制電感并聯上抑制電容后,就組成一個LC抑制回路。
電源適配器的干擾抑制方法有很多種,目前通過了CE-EMC,FCC認證測試的電源適配器,基本能夠解決設備配套中遇到的電磁干擾問題;只有極少數的設備出現不兼容,需要做特殊的干擾抑制處理。