開關(guān)電源電磁干擾及其抑制技術(shù)的分析

羅四平

合肥同智機(jī)電控制技術(shù)有限公司 安徽 合肥 230088

引言

微電子技術(shù)發(fā)展迅速，在各行各業(yè)中開關(guān)電源技術(shù)已經(jīng)被普遍使用。隨著開關(guān)電源技術(shù)的廣泛應(yīng)用，更多的電氣設(shè)備得以快速的應(yīng)用到生產(chǎn)生活中來，一些技術(shù)性能相對較高的電器設(shè)備在使用時，需要相當(dāng)穩(wěn)定的電力供應(yīng)，所以我們要努力解決開關(guān)電源的電磁干擾問題，使開關(guān)電源自身性能得到穩(wěn)定的提升，保證供電電路的穩(wěn)定性，使電氣設(shè)備能夠正常的運(yùn)轉(zhuǎn)。

1 開關(guān)電源工作機(jī)理

開關(guān)電源的主要作用是保證用電設(shè)備的正常運(yùn)轉(zhuǎn)，開關(guān)電源主要由以下的部分組成：一、主電路。二、控制電路。三、檢測電路。四、輔助電路。其中主電路還包括過濾電網(wǎng)雜波的輸入濾波器，其能阻止機(jī)器本身產(chǎn)生的干擾影響到主電網(wǎng)。整流濾波，轉(zhuǎn)化交流直流電，以此滿足電氣設(shè)備的需求，保證電氣設(shè)備的正常運(yùn)行?？刂齐娐肥歉鶕?jù)電氣設(shè)備的需求來改變整個電路電流的頻率或脈寬和的大小，來滿足電氣設(shè)備的要求，并保護(hù)整個電氣部分的正常運(yùn)行。檢測電路是為我們提供電氣運(yùn)行參數(shù)和儀表顯示的電路。輔助電源則是根據(jù)所有單一電路的需要來提供其所需的電源。

2 開關(guān)電源產(chǎn)生電磁干擾的原因

2.1 開關(guān)管產(chǎn)生的電磁干擾

作為開關(guān)電源的重要部件開關(guān)管，也是非常容易產(chǎn)生電磁波的部件。開關(guān)管的主要作用是幫助通過開關(guān)電源的電流進(jìn)行轉(zhuǎn)變，以此來提升開關(guān)電源的電力頻率，輸出穩(wěn)定的電壓。保證開關(guān)電源的正常工作。我們所接觸的開關(guān)電源中，比較傳統(tǒng)的老舊式電源開關(guān)雖然在啟動時用時短，由于在其工作時會產(chǎn)生比較強(qiáng)的電磁干擾，會影響開關(guān)電源的正常運(yùn)轉(zhuǎn)，已經(jīng)被人們淘汰。新型的電源開關(guān)則有效的解決了這一問題。

2.2 高頻變壓器產(chǎn)生的電磁干擾

高頻變壓器是指通過電磁感應(yīng)將低壓電轉(zhuǎn)化為高壓電的變壓器。其是電子設(shè)備常用的零件。在變壓器工作時，會產(chǎn)生大量的電磁波。高壓變壓器在接通電源時線圈會產(chǎn)生很大的電流，形成較強(qiáng)的磁場。這樣開關(guān)管就會在瞬間短路，阻斷了兩級線圈之間的電流轉(zhuǎn)化，在電流傳導(dǎo)到線圈末端時，就會對整個變壓器產(chǎn)生干擾。

2.3 整流電路產(chǎn)生的電磁干擾

在整流電路中，輸出整流二極管斷開時有一個反向電流，這個二極管在變壓器漏感和其他電流的作用下就會產(chǎn)生較強(qiáng)的高壓干擾。當(dāng)整流二極管在正向?qū)〞r，其會有較大的電流通過，這就使二極管的電壓升高。在二極管受到反向電壓沖擊時，則會導(dǎo)致其出現(xiàn)導(dǎo)通與截止，在其進(jìn)行反復(fù)的轉(zhuǎn)變的同時整個電路中的電流將會發(fā)生較大反轉(zhuǎn)，并會產(chǎn)生電磁干擾，嚴(yán)重影響開關(guān)電源的穩(wěn)定。

3 開關(guān)電源中電磁干擾抑制技術(shù)分析

3.1 濾波技術(shù)

濾波技術(shù)是將電磁干擾產(chǎn)生的不利信號進(jìn)行阻礙，使電路中各個部件之間互干擾減小，對各個線路之間互相干擾的情況進(jìn)行處理。我們想要有效的阻斷電磁干擾唯一的措施就是加添濾波器。濾波器的選擇是根據(jù)干擾源的特性，頻率范圍，電源等要求適當(dāng)?shù)倪M(jìn)行選擇。一般要滿足負(fù)載要求的衰減特性、負(fù)載電路的工作頻率和工作電流，而且濾波器還要有一定的抗電壓能力和足夠的機(jī)械強(qiáng)度。濾波器的安裝也是十分重要的，如果安裝不當(dāng)則會使濾波器的性能衰減，達(dá)不到預(yù)期效果。濾波器一般安裝在干擾源的出口處，這樣才能有效的對電路中產(chǎn)生的干擾信號進(jìn)行處理。濾波器分為有源濾波和無源濾波。有源濾波器是一種用動態(tài)抑制干擾信號的電子裝置。它可以對大小和頻率都有變化的信號進(jìn)行無功補(bǔ)償，動態(tài)濾除各種干擾信號，把電路內(nèi)的干擾完全吸收，且沒有能量損耗。

3.2 屏蔽技術(shù)

屏蔽技術(shù)的主要目的是屏蔽并切斷電磁波對其他部件的干擾，使電源開關(guān)的穩(wěn)定性得到有效的保證。使用此技術(shù)可以有效的屏蔽電路中電磁波對開關(guān)電源的干擾，使其正常運(yùn)行，保證整個電路的穩(wěn)定性。屏蔽技術(shù)主要分為兩種：第一，電磁屏蔽技術(shù)。用電磁屏蔽技術(shù)來解決電磁干擾的問題不會影響電路的正常運(yùn)轉(zhuǎn)，穩(wěn)定性高。第二，靜電屏蔽技術(shù)。靜電屏蔽技術(shù)通過使用一個空腔導(dǎo)體把電磁波遮擋住，使開關(guān)電源的內(nèi)部不受電磁波的影響，保證開關(guān)電源的正常運(yùn)轉(zhuǎn)。通過這兩種主要的技術(shù)方式，可以直接有效的對電磁波干擾進(jìn)行屏蔽，阻斷電路中干擾信號的產(chǎn)生，保證整個電路的穩(wěn)定性，使開關(guān)電源處于最優(yōu)的工作狀態(tài)。

3.3 軟開關(guān)技術(shù)

軟開關(guān)技術(shù)是通過把電容，電阻等電子原件接入電路中，來消除開關(guān)電源中的干擾電流，降低電磁波對整個電路的影響。軟開關(guān)技術(shù)是通過在電源開關(guān)的電路中增加諧振元件，在開關(guān)電源的前后分別的引入諧振來消除電壓、電流的重疊情況。第一，準(zhǔn)諧振電路技術(shù)。此技術(shù)是利用諧振技術(shù)，使電路中的電流加大，通過諧振頻率來消除開關(guān)電流中產(chǎn)生的電磁波。第二，零開關(guān)PWM電路技術(shù)。使開關(guān)電源在關(guān)閉和開啟的瞬間都能將電磁波減小到最優(yōu)狀態(tài)，使電路效率進(jìn)一步提升。第三，零轉(zhuǎn)換PWM技術(shù)，這種技術(shù)電路路線簡單，消除電磁干擾的效果十分明顯。軟開關(guān)技術(shù)的運(yùn)用，使電路中開關(guān)電源的穩(wěn)定性得到了很大的提升，我們在實(shí)際的操作使用中還需要根據(jù)具體的電路類型和材料來確定具體方案。

結(jié)束語

開關(guān)電源的應(yīng)用越來越廣泛，在其設(shè)計運(yùn)行過程中會產(chǎn)生相對嚴(yán)重的電磁干擾，電磁干擾會破壞整個電路運(yùn)行的穩(wěn)定性，因此相關(guān)技術(shù)人員要深入研究電磁干擾抑制技術(shù)，并結(jié)合實(shí)際情況對其產(chǎn)生的原有進(jìn)行具體分析，通過合理的增加相關(guān)的技術(shù)設(shè)備，來減少電磁干擾對電路的影響，本文從多個方面闡述了開關(guān)電源工作中產(chǎn)生電磁波的原因及應(yīng)對方法，我們要對影響開關(guān)電源穩(wěn)定性的因素進(jìn)行綜合分析，充分的結(jié)合多種技術(shù)來制定電路的設(shè)計方案，有效的控制和消除電磁干擾給電路帶來的不利影響。