1、 網(wǎng)絡(luò)教育學(xué)院電源技術(shù)課 程 設(shè) 計 題 目： 高頻開關(guān)電源的干擾及抑制 學(xué)習(xí)中心： 層 次： 專 業(yè)： 年 級： 學(xué) 號： 學(xué) 生： 程劍 指導(dǎo)教師： 完成日期： 年 月 日 目 錄設(shè)計簡介及要求11 高頻開關(guān)電源的干擾原理分析11.1 高頻開關(guān)電源工作原理11.2 高頻開關(guān)電源干擾的來源21.3 高頻開關(guān)電源干擾的存在形式及危害22 高頻開關(guān)電源干擾的抑制技術(shù)22.1 濾波技術(shù)22.2 屏蔽技術(shù)32.3 軟開關(guān)技術(shù)32.4 擴頻調(diào)制技術(shù)32.5 PCB 設(shè)計技術(shù)32.6 接地技術(shù)33 高頻開關(guān)電源及濾波器設(shè)計33.1 高頻開關(guān)電源設(shè)計要求33.2 高頻開關(guān)電源設(shè)計方案33.3 電源濾波器設(shè)

2、計33.3.1 EMI濾波器的基本形式43.3.2 EMI濾波器的設(shè)計原則43 總結(jié)4設(shè)計簡介及要求現(xiàn)代社會中，人類生活的各個方面都離不開電子設(shè)備的發(fā)展。電子設(shè)備大多數(shù)都依賴于開關(guān)電源來提供穩(wěn)定的電力供應(yīng)。開關(guān)電源以其高效率、低損耗、小體積等特點，近年來快速發(fā)展，在通信設(shè)備、醫(yī)療設(shè)備以及信息處理設(shè)備等不同領(lǐng)域中廣泛應(yīng)用，取得了巨大成就。由于開關(guān)電源工作在高頻開關(guān)狀態(tài)，內(nèi)部會產(chǎn)生很高的電流、電壓變化率(即高dv/dt和di/dt)，導(dǎo)致開關(guān)電源產(chǎn)生較強的電磁干擾(EMI)。在有限的空間及頻譜資源條件下，隨著電子設(shè)備密集程度不斷增加，空間的電磁環(huán)境越來越復(fù)雜。為了適應(yīng)對電子產(chǎn)品電磁兼容性能指標(biāo)的高

3、要求，需要對電磁兼容采取重視;同時，要研究開發(fā)電磁兼容新技術(shù)，采取有效的防護措施。所以，對于開關(guān)電源來說，電磁兼容問題的研究是十分必要的。EMI信號既具有很寬的頻率范圍，又有一定的幅度，它不僅對電網(wǎng)造成污染，直接影響到其他用電設(shè)備的正常工作，而且作為輻射干擾闖人空間，對空間也造成電磁污染。目前，抑制開關(guān)電源的EMI提高開關(guān)電源的質(zhì)量使之符合EMC標(biāo)準(zhǔn)已成為開關(guān)電源設(shè)計者越來越關(guān)注的問題。本次設(shè)計就此問題展開分析，主要要求有以下幾點：（1）圍繞開關(guān)電源的工作原理，分析開關(guān)電源工作過程中產(chǎn)生電磁干擾的原因及抑制措施。（2）介紹開關(guān)電源的基本原理、干擾來源及抑制措施。（3）分析開關(guān)電源產(chǎn)生電磁輻射干

4、擾的原因及造成的危害。（4）論述開關(guān)電源電磁干擾的抑制方法。1 高頻開關(guān)電源的干擾原理分析由于開關(guān)電源具有效率高、容易實現(xiàn)小型化的優(yōu)點，所以目前被廣泛應(yīng)用在電子設(shè)備中。但是開關(guān)電源本身就是噪聲源，在工作時會產(chǎn)生干擾，這就需要采取措施對其產(chǎn)生的噪聲進行抑制。目前開關(guān)電源的體積不斷追求小型化，開關(guān)頻率也隨之提高，導(dǎo)致噪聲不斷增加。要保證開關(guān)電源設(shè)備的正常工作，就需要對噪聲的抑制加以重視。1.1 高頻開關(guān)電源工作原理開關(guān)電源將市電直接整流濾波成為直流高壓，然后通過逆變器轉(zhuǎn)換成低壓的高頻交流電壓，再經(jīng)過二次整流和濾波變成所需要的直流低電壓。考慮到目前大量應(yīng)用的開關(guān)電源都是采取AC/DC-DC/DC級聯(lián)

5、的形式，因此，圖1所示的開關(guān)電源結(jié)構(gòu)具有較強的代表性。圖1 典型開關(guān)電源電路結(jié)構(gòu)交流電網(wǎng)電壓經(jīng)第一次的整流和濾波平滑后變成直流電壓作為DC/DC變換器的輸入電壓。然后，通過二次整流濾波得到輸出直流電壓，即為所需要的負載電壓。采樣電壓與基準(zhǔn)電壓進行比較，將比較差值放大后用以調(diào)節(jié)開關(guān)控制脈沖的占空比，從而調(diào)節(jié)變換電路中功率變換開關(guān)的通斷比來穩(wěn)定輸出電壓。1.2 高頻開關(guān)電源干擾的來源開關(guān)電源上的干擾主要來源于如開關(guān)管、二極管、高頻變壓器這些電壓、電流變化大的器件。其主要的干擾源主要有二個方面，開關(guān)電路產(chǎn)生的電磁干擾，整流電路產(chǎn)生的干擾以及高頻變壓器形成的輻射干擾。開關(guān)電源中的干擾主要來源于開關(guān)電路

6、產(chǎn)生的電磁干擾。開關(guān)電源中的開關(guān)電路主要是由開關(guān)管和高頻變壓器組成。開關(guān)管工作在高電壓大電流的切換狀態(tài)，在其由斷開轉(zhuǎn)變?yōu)閷?dǎo)通狀態(tài)時，開關(guān)管負載上的變壓器初級線圈上形成浪涌尖峰電壓;由導(dǎo)通轉(zhuǎn)變?yōu)閿嚅_狀態(tài)時，則會形成浪涌電流，構(gòu)成傳導(dǎo)干擾。干擾的另一來源是整流電路中的二極管，在其截止?fàn)顟B(tài)時產(chǎn)生尖峰狀反向電流，它與二極管結(jié)電容以及引線電感等形成阻尼正弦振蕩，也含有大量的諧波成分，產(chǎn)生較強的高頻干擾成為干擾的來源之一。·1.3高頻開關(guān)電源干擾的存在形式及危害2 高頻開關(guān)電源干擾的抑制技術(shù)開關(guān)電源的EMI 抑制技術(shù)除屏蔽、接地等常用方法外，一些新技術(shù)，如：EMI濾波器技術(shù)、共模干擾有源抑制技術(shù)

7、、軟開關(guān)技術(shù)、功率管優(yōu)化驅(qū)動技術(shù)、擴頻調(diào)制技術(shù)等均有研究和發(fā)展。2.1 濾波技術(shù)在設(shè)計和選用濾波器時應(yīng)注意頻率特性、耐壓性能、額定電流、阻抗特性、屏蔽和可靠性。濾波器的安裝正確與否對其插入損耗特性影響很大，只有安裝位置恰當(dāng)，安裝方法正確，才能對干擾起到預(yù)期的濾波作用。在安裝濾波器時，應(yīng)考慮安裝位置，輸入輸出側(cè)的配線必須屏蔽隔離以及高頻接地和搭接方法。2.2 屏蔽技術(shù)2.3 軟開關(guān)技術(shù)2.4 擴頻調(diào)制技術(shù)2.5 PCB 設(shè)計技術(shù)2.6 接地技術(shù)3 高頻開關(guān)電源及濾波器設(shè)計3.1 高頻開關(guān)電源設(shè)計要求根據(jù)以上所述，本次開關(guān)電源設(shè)計要求為：（1）工作溫度：-20+55。（2）輸入電壓：3/N/PE3

8、80/220V 50Hz。其中：輸入電壓范圍：AC323AC437V輸入頻率范圍：4654Hz（3）輸入端功率因數(shù)0.90。（4）額定輸出電壓：DC28V；輸出電壓調(diào)整范圍：DC20VDC32V。（5）額定輸出功率為 12KW。（6）輸出紋波電壓為：不大于 150mV（峰峰值，含尖峰噪聲）。（7）整機工作效率：不小于80%。3.2 高頻開關(guān)電源設(shè)計方案3.3 電源濾波器設(shè)計電源濾波器又稱為電源線濾波器(Power Line Filter)，安插在電源線和設(shè)備之間，用來抑制射頻信號傳播，可以毫無衰減的把直流、50Hz、400Hz等直流或者低頻電源功率傳送到用電設(shè)備，并能夠顯著地衰減經(jīng)電源線傳入的傳導(dǎo)騷擾信號，防止其進入電源，危害其他設(shè)備。電源濾波器同時也是一種雙向濾波器，既能有效阻止外界的電磁干擾經(jīng)電源線進入設(shè)備，又能阻擋設(shè)備自身工作中產(chǎn)生的電磁騷擾經(jīng)電源線進入電網(wǎng)，從而傳送到其他敏感設(shè)備，所以電源線濾波器是抗干擾和干擾抑制中都用得著的一種器件。3.3.1 EMI濾波器的基本形式3.3.2 EMI濾波器的設(shè)計原則3 總結(jié)通過本次大作業(yè)的寫作，使我了解了現(xiàn)代電源技術(shù)電力電子技術(shù)的發(fā)展、應(yīng)用和電源技術(shù)未來的發(fā)展趨勢以及開關(guān)電源的基本技術(shù)，讓我提高了對理論知識的應(yīng)用能力。通過前段時間在公司的實習(xí)、學(xué)習(xí)讓我深刻的