通信开关电源中,一般利用储能电感及电容器组成l、c滤波电路,实现对差模及共模干扰信号的滤波,以及交流方波信号转换为平滑的直流信号。由于电感线圈的分布电容,导致了电感线圈的自谐振频率降低,从而使大量的高频干扰信号穿过电感线圈,沿交流电源线或直流输出线向外传播。滤波电容器,随着干扰信号频率的上升,由于引线电感的作用,导致电容量及滤波效果不断下降,直至达到谐振频率以上时,完全失去电容器的作用而变为感性。不正确地使用滤波电容及引线过长,也是产生电磁干扰的一个原因。
通信开关电源由于功率密度高、智能化程度高,带mcu微处理器,因而,其中有从高至近千伏到低至几伏的电压信号,从高频的数字信号至低频的模拟信号,电源内部的场分布相当复杂。pcb布线不合理、结构设计不合理、电源线输入滤波不合理、输入输出电源线布线不合理、cpu及检测电路的设计不合理,均会导致系统工作的不稳定或降低对静电放电、电快速瞬变脉冲群、雷击、浪涌及传导干扰、辐射干扰及辐射电磁场等的抗扰性能力。
电磁兼容性的研究,一般运用cispr16及iec61000中规定的电磁场检测仪器及各种干扰信号模拟器、辅助设备,在标准测试场地或实验室内部,通过详尽的测试分析、结合对电路性能的理解来进行分析研究。
4开关电源的电磁兼容性问题的解决方法
从电磁兼容性的三要素讲,要解决开关电源的电磁兼容性,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。
在解决开关电源内部的电磁兼容性时,可以综合运用上述三个方法,以成本效益比及实施的难易性为前提。对开关电源产生的对外干扰,如电源线谐波电流、电源线传导干扰、电磁场辐射干扰等,只能用减小干扰源的方法来解决。一方面,可以增强输入输出滤波电路的设计,改善有源功率因数校正(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扑及控制方式等。另一方面,加强机壳的屏蔽效果,改善机壳的缝隙泄漏,并进行良好的接地处理。而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。通常,对1.2/50μs开路电压及8/20μs短路电流的组合雷击波形,因能量较小,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,通常在通信端口及控制端口的小信号电路中,采用tvs管及相应的接地保护、加大小信号电路与机壳等的电距离,或选用具有抗静电干扰的器件来解决。快速瞬变信号含有很宽的频谱,很容易以共模的方式传入控制电路内,采用防静电相同的方法并减小共模电感的分布电容、加强输入电路的共模信号滤波(如加共模电容或插入损耗型的铁氧体磁环等)来提高系统的抗扰性能。