开关电源适配器的干扰来源及解决方法
发布时间:2020-12-29 15:15:51 浏览次数:775 作者:admin 返回列表

开关电源适配器的优点是体积小巧、转换效率高,但是由于它工作在高频开关切换状态,会产生高频谐波成分,而这些谐波成分经过电路和空间会辐射到外部电路、空间,会干扰其他电子设备的正常工作。

干扰有两个主要方面:

1.开关电源适配器自身产生的高频干扰信号对别的电子设备正常工作的影响;

2.开关电源适配器自身抵抗外界干扰信号的干扰,保证自己正常工作的能力,即抗干扰性。一个干扰和抗干扰性能都很好的开关电源适配器,它的工作稳定性会更好。

按干扰形式,开关电源适配器的干扰又可以分为电磁辐射干扰(EMI)和射频干扰(RFI)。开关电源适配器产生干扰源的因素很多,下面是几种主要的干扰来源。

1. 功率开关管在开关工作状态时产生的干扰。

开关电源适配器里的功率开关管工作在开关状态,工作时会产生较大的脉冲电压和脉冲电流。由于在脉冲电流和脉冲电压中含有丰富的高次谐波成分,同时又由于功率开关管导通时开关变压器的漏感和整流二极管的恢复特性会形成电流振荡,而在整流二极管上产生的浪涌电压,功率开关管断开时由于变压器漏感产生的浪涌电压,这些都是开关电源适配器的噪声来源。

2. 由于二极管的恢复特性产生的干扰。

当二极管进行高频整流时,由于二极管的结电容,正向电流所储存的电荷在加反向电压时不能马上消失,会形成二极管的固有反向电流。这段时间称为反向恢复时间,这时由于加到二极管的反向电压较大,会产生较大损耗和形成较大的干扰来源。

如果二极管在反向电流恢复时的电流变化率di/dt较大,由于电感作用会产生较大的尖峰电压,这就是二极管的恢复噪声。Di/dt较大时称为硬恢复,Di/dt较小时称为软恢复。软恢复既可通过吸收回路实现,也可通过谐振开关技术实现。软恢复对提高开关电源适配器的工作可靠性,减小干扰有很大的好处。由于肖特基二极管没有载流子蓄积效应,所以恢复噪音很小。

3. 高频变压器绕组产生的干扰。

高频变压器绕组中的电流形成磁通,其中大部分通过高导磁率的磁芯,但也有少部分磁通通过绕组间隙辐射出去,成为所谓漏磁通,这些漏磁通会形成电磁干扰。

4. 由整流滤波电路产生的干扰。

开关电源适配器的交流输入端接有整流滤波电路,整流二极管的导通角很小,使整流电流的峰值很大,这种脉冲状的二极管整流电流也会产生干扰。


开关电源适配器的干扰及解决方法

根据电磁兼容性产生的要素,解决开关电源适配器的电磁兼容性可从三个方面入手:

1)减小干扰源产生的干扰信号

2)切断干扰信号的传播途径

3)增强受干扰体的抗干扰能力

对开关电源适配器产生的对外干扰,如电源线谐波电流、电源线传导干扰、电磁场辐射干扰等,只能用减小干扰的方法来解决。一方面,可以增强输入/输出滤波电路的设计,改善有源功率因数补偿(APFC)电路的性能,减小开关管及整流、续流二极管的电压、电流变化率,采用各种软开关电路拓补结构及控制方式等;另一方面,加强机壳的屏蔽效果,改善机壳的缝隙泄露,并进行良好的接地处理。

对外部的抗干扰能力,如浪涌、雷击,应优化交流输入及直流输出端口的防雷能力。对雷击可采用氧化锌压敏电阻与气体放电管等的组合方法来解决。对于静电放电,采用TVS管及相应的接地保护,加大小信号电路与机壳等的距离,或选用具有抗静电干扰的器件来解决。减小电源适配器的内部干扰,应从以下几个方面入手:注意数字电路与模拟电路单点接地,大电流电路与小电流特别是电流、电压取样电路的单点接地,以减小共阻干扰、减小地环的影响;布线时注意相邻线间的间距及信号性质,避免产生串扰;减小地线阻抗;减小高压大电流线路特别是变压器原边与开关管、电源滤波电容电路所包围的面积;减小输出整流电路及续流二极管电路与直流滤波电路所包围的面积;减小变压器的漏电感、滤波电容的分布电容;采用谐振频率高的滤波电容器等。

在传播途径方面,适当的增加高抗干扰能力的TUS及高频电容、铁氧体磁珠等元器件,以提高小信号电路的抗干扰能力;与机壳距离较近的小信号电路,应加适当的绝缘耐压处理等;功率器件的散热器、主变压器的电磁屏蔽层要适当接地;各控制单元间的大面积接地用接地板屏蔽;在整流器的机架上,要考虑各整流器间电磁耦合、整机地线布置等,以改善电源适配器内部工作的稳定性。

建立了自己的电磁兼容性试验室,在开关电源适配器研发的初期,就致力于电磁兼容性的研究工作。通过专业的电源输入输出滤波器设计及防雷设计,以及对整机的安全性、数字接口电路的抗静电设计及抗快速瞬变脉冲群设计,对整机结构恰到好处的电磁屏蔽设计,使整机内部的电磁环境良好,工作稳定,可靠性提高。宽广的交流输入电压范围,使整机的电压跌落、电压瞬变及电压短时中断等干扰过后,开关电源适配器能够正常工作。


相关新闻
    • 地址:深圳市宝安区福永新和新兴工业园1区5栋

    • 手机:13823557013

    • 邮箱:tommy@chinaadapter.com

    • 网址:www.chinaadapter.com  

备案号: 粤ICP备2023004794号   友情链接:USB充电器  钢化膜定制 

镇远电子有限公司
销售热线
13823557013
扫描关注微信公众号
  • 首页
  • 联系电话
  • 返回顶部