隔離式DC/DC變換器的電磁兼容設(shè)計(jì)

1.3電感、變壓器等磁性元件引起的電磁干擾

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，隔離變壓器初次級之間存在寄生電容，高頻干擾信號通過寄生電容耦合到次級；功率變壓器由于繞制工藝等原因，原、次級耦合不理想而存在漏感，漏感將產(chǎn)生電磁輻射干擾，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；電感線圈中流過脈動(dòng)電流會(huì)產(chǎn)生電磁場輻射，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)引起電磁干擾。

1.4控制電路引起的電磁干擾

控制電路中周期性的高頻脈沖信號，如振蕩器產(chǎn)生的高頻脈沖信號等將產(chǎn)生高頻高次諧波，對周圍電路產(chǎn)生電磁干擾。

1.5其他電磁干擾

電路中還會(huì)有地環(huán)路干擾、公共阻抗耦合干擾，以及控制電源噪聲干擾等。另外，不合理的布線將使電磁干擾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。還有熱輻射產(chǎn)生的電磁干擾，熱輻射是以電磁波的形式進(jìn)行熱交換，這種電磁干擾會(huì)影響其它電子元器件或電路的正常穩(wěn)定工作。

2外界的電磁干擾

對于某一電子設(shè)備，外界對其產(chǎn)生影響的電磁干擾包括電網(wǎng)中的諧波干擾、雷電、太陽噪聲、靜電放電以及周圍的高頻發(fā)射設(shè)備。

3開關(guān)電源的電磁兼容設(shè)計(jì)

進(jìn)行開關(guān)電源的電磁兼容性設(shè)汁時(shí)，首先要明確系統(tǒng)需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，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)境中的電磁于擾源及敏感設(shè)備；然后確定對電源設(shè)備所要采取的電磁兼容性措施。因此，開關(guān)電源的電磁兼容設(shè)計(jì)主要從以下3個(gè)方面入手：

1)減小干擾源的電磁干擾能量；

2)切斷干擾傳播途徑；

3)提高受擾設(shè)備的抗干擾能力。

下面以隔離式DC/DC變換器為例，討論開關(guān)電源的電磁兼容性設(shè)計(jì)。

3.1DC/DC變換器輸入電路的電磁兼容設(shè)計(jì)

如圖2所示，F(xiàn)V1為瞬態(tài)電壓抑制二極管RV1為壓敏電阻，都具有很強(qiáng)的瞬變浪涌吸收能力，能很好地保護(hù)后級元器件或電路免遭浪涌電壓的破壞。Z1為直流EMI濾波器，必須良好接地接地線要短，最好直接安裝在金屬外殼上，還要保證其輸入、輸出線之間的屏蔽隔離，才能有效地切斷傳導(dǎo)干擾沿輸入線的傳播和輻射干擾沿空間的傳播。L1及C1組成低通濾波電路，當(dāng)L1電感值鞍大時(shí)，還須增加如圖2所示的D1和R1，形成續(xù)流回路，吸收L1斷開時(shí)釋放的電場能量，否則，L1產(chǎn)生的電壓尖峰就會(huì)形成電磁干擾，電感L1所使用的磁芯最好為閉合磁芯，帶氣隙的開環(huán)磁芯的漏磁場會(huì)形成電磁干擾，C1的容量較大為好，這樣可以減小輸入線上的紋波電壓，從而減小在輸入導(dǎo)線周圍形成的電磁場。

3.2高頻逆變電路的電磁兼容設(shè)計(jì)

如圖3所示，C2、C3、V2、V3組成的半橋逆變電路，V2、V3為lGBT或M0SFET等開關(guān)器件，在V2、V3開通和關(guān)斷時(shí)，由于開關(guān)時(shí)間很短以及引線電感、變壓器漏感的存在，回路會(huì)產(chǎn)生較高的di/dt、dv/dt，從而形成電磁干擾，為此，在變壓器原邊兩端增加R4、C4構(gòu)成的吸收回路，或在V2、V3兩端分別并聯(lián)電容器C5、C6，并縮短引線，減小a-b、c-d、g-h、e-f的引線電感。在設(shè)計(jì)中，G4C5、C6。一般采用低感電容，電容器容量的大小取決于引線電感量、同路中電流值以及允許的過沖電壓值的大小，由LI2/2=C△V2/2求得C的大小(L為回路電感，I為回路電流，△V為過沖電壓值)。