减小开关电源的内部干扰,实现其自身的电磁兼容性,提高开关电源的稳定性及可靠性,应从以下几个方面入手:注意数字电路与模拟电路pcb布线的正确分区、数字电路与模拟电路电源的正确去耦;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;减小高压大电流电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、滤波电感的分布电容;采用谐振频率高的滤波电容器等。
mcu与液晶显示器的数据线、地址线工作频率较高,是产生辐射的主要干扰源;小信号电路是抗外界干扰的最薄弱环节,适当地增加高抗干扰能力的tvs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,综合考虑各种接地措施,有助于提高整机的电磁兼容性。各控制单元间的大面积接地用接地板屏蔽,可以改善开关电源内部工作的稳定性。
在整流器的机架上,要考虑各整流器间的电磁耦合、整机地线布置、交流输入中线、地线及直流地线、防雷地线间的正确关系、电磁兼容量级的正确分配等。
开关电源对内、外的干扰及抗干扰中,共模信号与开关器件的工作方式、散热器的安装及整机pcb板与机壳的连接有相当复杂的关系,共模信号在一定的条件下又可转变成差模信号。解决共模干扰最简单的方法是解决好各电路单元及整机端口、机壳间的问题。整机屏蔽难以实施且成本较高,在无可奈何的情况下才采用该措施。
5国内通信开关电源的电磁兼容性改进现状
自yd/t983标准开始起草以来,国内通信电源制造商纷纷开始电磁兼容性的研究。由于电磁兼容性测试仪器、试验场地建设费用很高,且需要有经验的研发人员,很多制造商都没有自己的试验室,对电磁兼容性的研究造成了一定的困难。yd/t983标准中,抗扰度指标选用了国外标准中较低等级。除雷击浪涌、esd及eft指标外,其它抗扰度指标均比较容易达到要求。电磁干扰指标如传导干扰及辐射干扰指标,由于很难满足标准的要求,是目前电磁兼容性研究的热点,国内只有极少数的厂家可以完全达到相关标准的要求。
中兴通讯建立了自己的电磁兼容性试验室,在通信开关电源研发的初期,就致力于电磁兼容性的研究工作。其通信开关电源的前级运用最先进的有源功率因数校正技术加无损吸收电路,后级DC/DC采用零电压零电流(zvzcs)相移谐振软开关技术或双管正激无损吸收软开关技术,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,不仅使整机内部的电磁环境良好,工作稳定,可靠性提高,也使通信开关电源对外的电流谐波、电起伏和闪烁、传导干扰及辐射干扰达到或超过cispr22标准规定的a级要求。输入交流电源线能够承受至少±6kv(1.2/50μs与8/20μs的综合波)浪涌电压干扰,直流电源线能够承受至少±2kv的浪涌电压;整机外部能够承受至少±8kv的静电放电(esd)干扰、至少±4kv的电快速瞬变脉冲群(eft),以及3v/m的高频电磁场干扰,300a/m的工频磁场干扰。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,开关电源能够正常工作。专业采自全国各地的电网干扰电压,均在中兴开关电源上经过了验证分析。