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[自控电力电子] 开关电源电磁干扰的抑制措施

开关电源电磁干扰的抑制措施

开关电源的电磁干扰(EMI)

由开关电源的工作原理可知,开关电源产生电磁干扰信号的原因主要有以下两种:

1.开关电源外围电路产生的电磁干扰

开关电源的输出端连接滤波电路和负载,为使输出电压的交流成分很小,一般用大容量的电感和电容对输出电压进行滤波,为负载提供工作电压。

滤波电容上的电压是不断变化的:在电压小于基准值时,开关电源的采样电压变小,开关电源闭合,对电容进行充电;当电容上的电压大于基准值时,采样电压变大,开关电路断开,电容放电。在不断的充电、放电过程中,电容两端的电压在不断变化,电源负载上的电压也在不断变化。电容两端的电压变化过程见图1。


图1:开关电源滤波电容上的电压变化曲线。




在图1中,纵轴表示电容两端的电压,它的允许变化范围为V1~V2。横轴表示电容的充放电时间,当开关电源的负载恒定不变时:

充电时间t充=t2-t1=t4-t3= t6-t5
放电时间t放=t3-t2=t5-t4
充放电周期t周=t3-t1=t5-t3…= t充+t放


否则,

充电时间t充1=t2-t1,t充2=t4-t3,t充3=t6-t5…
放电时间t放1=t3-t2,t放2=t5-t4…
充放电周期t周1=t3-t1 = t充1+t放1,t周2=t5-t3 = t充2+t放2,…


此时,

充电时间t充1≠t充2≠t充3≠…
放电时间t放1≠t放2≠t放3≠…
充放电周期t周1≠t周2≠t周3≠…


当开关电源的负载不变化时,电容两端的电压按一定周期变化。根据傅立叶变换,电容两端只产生与频率1/ t充1和1/ t放1有关的信号及其多次谐波的信号。由于系统的工作状态不断变化,开关电源的负载也在不断变化。此时,电容的充放电周期会发生变化,电容两端会产生与频率1/ t充1、1/ t充2、1/ t充3…和1/ t放1、1/ t放2、1/ t放3…相关的信号及其多次谐波的信号。这样,使开关电源的输出端频谱变得更加复杂,同时开关电源对设备的干扰也变得更强。

2.开关电源内部电路产生的电磁干扰

在开关电源的内部有一个产生100kHz频率的晶振。当开关电源导通时,振荡信号通过整流器后变成单向脉冲,此时电流已不再是单一频率的电流。根据傅立叶变换公式,此电流波可分解为一个直流分量和一系列不同频率的交流分量之和。开关电源内部电路产生的交流分量和开关电源外部电路产生的交流分量相结合,使开关电源输出频率成分更加复杂。

开关电源产生的各种频率及其谐波(特别是高次谐波)会沿着电源线路进行传输、产生传导干扰和辐射干扰,一方面使电源输入、输出端电源线上的电压、电流波形发生畸变,另一方面产生的各种信号通过电源线产生射频干扰。

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Re:楼主

不知道开关电源的干扰怎么利用起来呢


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