電磁環(huán)境下的直流電源研究

謝帥

摘要：科技的飛速發(fā)展，使得電源設備得到了非常廣泛的應用。我們的生活也隨之發(fā)生了翻天覆地的變化。生活中所有的電子、電氣設備都離不開電源，其質(zhì)量和性能的好壞直接影響著我們的生活質(zhì)量。電源可以簡單的分為交流電源和直流電源兩種，其中直流電源為各種電子設備的能量來源，尤其是智能硬件不可缺少，其發(fā)展前景是非常好的。發(fā)展到今天，電源技術已趨于成熟，隨著人們對電源各方面要求的提高，現(xiàn)在的電源已經(jīng)是有較強功能的集成模塊，不再是以前那個簡單的電子線路了。不過，科技的發(fā)展各種電氣化設備的普及，電子設備間的相互干擾給電源技術帶來了新的挑戰(zhàn)電磁干擾。直流電源將市電220V/50Hz電壓通過變壓器降到需要的交流電壓，再經(jīng)過整流變成脈動的直流電，最后通過濾波器和穩(wěn)壓器變成直流電壓。

關鍵詞：變壓；整流；濾波；穩(wěn)壓；電磁干擾

中圖分類號：TN702 文獻標識碼：A 文章編號：1009-3044（2015）02-0217-02

Abstract： The rapid development of science and technology， the power equipment has been widely used. Our life has also undergone changes in turn the world upside down. All electronic and electrical equipment in life are inseparable from the power supply， its quality and performance directly affects the quality of our life. The power supply can be simply divided into two kinds of AC power supply and DC power supply， the DC power supply for electronic equipment， energy sources， especially the intelligent hardware is indispensable， its development prospects are very good. Until today， the power technology has become mature， with people of all aspects of the power requirements increase， the power supply is now integrated module have strong function， is no longer the simple electronic circuit. However， the development of science and technology popularization of a variety of electrical equipment， the mutual interference between electronic devices has brought new challenges to the electromagnetic interference of power supply technology. DC power electric 220V/50Hz voltage to AC voltage required by the transformer， then rectified into direct current ripple， and finally through the filter into the DC voltage regulator.

Key words： transformer； rectifier； filter； voltage； electromagnetic interference

如今人們的生活已經(jīng)離不開電源，電源已經(jīng)滲入到社會生活的方方面面，電源技術有著越來越重要的地位。220V/50Hz交流電源是生活中最常見的，多數(shù)的家用電器都是由它提供能量。直流電源通常應用在小型電子設備和智能電子設備上，例如手機、收音機、電腦等等。隨著電器的智能化，生活的智能化，相對于交流電源直流電源將扮演者更重要的角色，其發(fā)展前景也將更好。智能化的深入發(fā)展對電源的質(zhì)量和性能都有著更高的要求，下文將對直流電源的抗干擾性能做深入分析。

1 直流電源的基本原理

直流電源是給電路提供穩(wěn)定電流的裝置，直流電源一般是是由變壓器，整流器，濾波器和穩(wěn)壓器四部分組成，將220V/50Hz的交流電變成穩(wěn)定的直流電。本文中電源系統(tǒng)的抗干擾優(yōu)化主要從濾波器入手。

1）變壓器：根據(jù)需要的電壓選擇適合的變壓器，通過變壓器將220V/50Hz的交流電壓變成需要的電壓，再將其輸送給整流器。

2）整流器：整流器是將交流電變成直流電的裝置。其主要是利用二極管的單向?qū)щ娦栽O計電路把50Hz的正弦交流電轉化成脈動的直流電。此時的直流電壓不穩(wěn)定還含有較大的紋波，再將其輸送到濾波器中處理。單相半波整流與單相橋式整流是兩種常用的整流方法。

3）濾波器：濾除輸入電壓中大部分的交流成分和較大的紋波，從而得到比較平滑的直流電壓。濾波電路主要由電抗性元件（電容、電感）組成。

4）穩(wěn)壓器：電源工作時由于負載的變化和交流電網(wǎng)電壓的變化會使得電源的輸出電壓發(fā)生變化，所以需要加入穩(wěn)壓器使電源在工作時能輸出穩(wěn)定的直流電壓。

基本原理框圖和波形變換如下：

2 電磁環(huán)境下的抗干擾分析

直流電源作為電子設備中不可缺少的組成部分，其質(zhì)量的好壞和性能的可靠性對電子設備的正常工作起著非常重要的作用。如今的電子設備越來越精密、復雜，集成度也越來越高，電子系統(tǒng)的高靈敏度對供電電源系統(tǒng)的性能和質(zhì)量的要求都非常高。這就要求直流電源的濾波電路能夠有效的濾除電路中多余的交流成分和較大的紋波，從而得到比較平滑穩(wěn)定的直流電壓。下文主要針對濾波電路進行分析。

2.1 濾波電路的基本概念

濾波器是能根據(jù)需要保留有用頻率信號同時濾除無用頻率信號的設備。實際應用中常用來作傳輸數(shù)據(jù)、干擾抑制和處理信號等。本文主要對它的干擾抑制功能進行分析。通常濾波電路可分為有源濾波電路和無源濾波電路兩種，無源濾波電路主要由電容、電感和電阻組成，電路設計比較簡單易于實現(xiàn)，所以應用也很廣泛。有源濾波電路因為集成運放的迅速發(fā)展，讓它相對于無源濾波電路有著重量和體積上的優(yōu)勢。直流電源的干擾因素主要來源于電網(wǎng)電壓在整流后遺留下的交流分量和紋波。直流電源的濾波電路也主要是抑制這部分交流分量和紋波，從而得到符合要求的直流電壓。

2.2 濾波電路的分類

濾波電路通常分為無源濾波電路和有源濾波電路兩大類。無源濾波電路僅由無源元件電阻器，電容器，電感器組成。無源濾波器又包括電容、電感濾波器和雙重濾波器（包括倒L，LC濾波器，LC型濾波器和RC濾波器等）。有源濾波器電路由無源元件和有源元件（雙極，單極管筒，集成運算放大器）等組成。無源濾波器電路的結構簡單，便于設計，但其通帶截止頻率和放大倍數(shù)會受負載的變化影響，不適合于要求高的信號處理的情況。一般情況下直流電源濾波采用的是無源濾波電路。有源濾波電路常用于信號處理要求高的電子設備中，這是因為其濾波特性不受負載的影響。有源濾波器電路由RC網(wǎng)絡和集成運算放大器構成，它必須在直流電源，適宜的條件下使用的，并且還可以擴大電壓等。但電路的組成和設計也更加復雜。這也導致它是不適合于高電壓和高電流的應用中，只有適合于處理信號。

根據(jù)過濾器顯示幅頻特性的電壓放大倍數(shù)可以精確地描述電路的特點是低通，高通，帶通和帶阻濾波器，所以如果你能進行定性分析，可以確定濾波器的類型。

2.3 濾波電路抑制干擾的基本原理

濾波電路用于在整流的輸出電壓濾除紋波，通常是通過電抗元件，如負載電阻并聯(lián)電容器C，或L串聯(lián)電感器和負載，以及電容，各種復合濾波電路和電感。

過濾是信號處理的一個重要概念。經(jīng)典概念的濾波，根據(jù)工程分析，提出了傅立葉級數(shù)的概念變換。根據(jù)高等數(shù)學理論，滿足特定的條件的信號，可以看作是由無限疊加的正弦波。換句話說，工程信號是不同頻率的正弦波疊加成不同頻率的正弦波信號，這就是所謂的信號或諧波分量的頻率分量。僅通過正常允許在一定頻率范圍內(nèi)的信號分量，并防止電路的另一部分頻率分量通過，稱為經(jīng)典濾波器。

3 結束語

本文主要對在電磁環(huán)境下直流電源的抗干擾性能進行分析和研究。首先論述了電源技術的發(fā)展過程和未來其可能的發(fā)展方向以及今天電源技術對于人們生活的重要性，它與人們的生活息息相關，人類已經(jīng)離不開它了。進而簡單闡述了直流電源的基本構成和原理。然而，隨著科技的發(fā)展，社會的進步，人類對于電源的質(zhì)量和性能的要求也越來越高。因此，電源技術的抗干擾性能變得更加重要。文章中對于電源濾波電路的分析為電源技術的抗干擾研究提出了一些建議。電源技術的發(fā)展將推動整個電子產(chǎn)業(yè)進步，也為人們的生活帶來更多的便利。

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