041 电磁兼容技术综述 - 图文(7)

网中的噪声进入设备，也可以抑制设备产生的噪声污染电网。图15是电源滤波器的典型结构。上图包括二级电感共模滤波器串联。下图是一级电感共模滤波器和一级电感差模滤波器串联。图16是其典型安装图。[2]在安装电源滤波器的时候应该注意以下几点：

在交流电源线一进入机箱的地方就应该安装电源滤波器。不能让电源进线在机箱中走了相当长一段距离以后才进入滤波器。因为如果这样走线的话，那么电网中的各种噪声就会通过这段电源线在机箱内辐射，或者耦合到设备内部的敏感电路中去，构成干扰。同时设备内部一些高速数字器件或其信号线上的信号也会耦合到电源线上，沿着电源线向外发射，使该设备在电磁兼容达标测试中超过标准所规定的噪声辐射和传导限值。

电源线和数字信号线应该分别从不同处进入机箱，并且要相隔一定距离。 电源滤波器的金属外壳在电源进线处与机箱紧密联成一体。

最好能如图16所示，安装一个金属屏蔽盒。金属盒要用螺钉固定在机箱上，与机箱紧密联成一体。

进入电源滤波器的电源线和输出电源滤波器的电源线（金属屏蔽盒内）都要尽可能的短，并且滤波前和滤波后的电源线要尽量互相远离。

铁氧体吸收型滤波器（见图17）是目前应用发展很快的一种低通滤波器，已广泛应用于各种电路中。当导线中的电流穿过铁氧体时低频电流几乎可以无衰减地通过，但高频电流却会受到很大的损耗，转变成热量散发，所以铁氧体和穿过其中的导线即成为吸收式低通滤波器。铁氧体滤波器与电感器的功能是相同的。只是前者是吸收型的，后者是反射型的。铁氧体的高频滤波性

图17 铁氧体滤波器及其等效电路 能比电感器好，并且使用起来更加方便灵活。根据不同的使用场合铁氧体滤波器可以做成多种形式，最常用的是磁环和磁珠。它们可以用在以下场合：

磁环可套在交流电源线对、直流电源线对、信号线对上，也可套在电缆线把上用于抑制共模噪声；

磁环可套在高频元件引脚上，防止电路产生高频振荡； 磁珠可串接在电源的正负导线中，用于抑制差模噪声。 使用铁氧体磁环时应注意以下问题：

电缆或导线应与环内径密贴，不要留太大空隙；

磁环越长阻抗越大，如果一个不起作用可以多穿几个磁环； 有时为增加阻抗可以把导线在磁环上多绕几圈（如图17所示），增加匝数。但由于匝与匝之间存在分布电容，所以一般最多绕2～3匝；

磁环内的导线如流过直流或低频交流电流的强度较大则会使其滤波作用失效；

磁珠比较适用于低阻抗电路。但是，如果能在磁珠后面再并接一个电容组成类似L-C滤波器来降低负载阻抗，则磁珠的滤波效果会明显增加，也可用于负载阻抗稍高的电路了。

4. 结束语

侵入设备的共模骚扰主要由地环路引起，因此在设计上采用平衡电路或设法切断地环路可以提高设备的抗干扰性能。设备内的共模骚扰通过连接线向外辐射，相当于一副不对称振子天线，可以使用共模滤波、加铁氧体磁环或电缆屏蔽等方法在“天线”上采取措施， 但最根本的还是应该在印刷电路板设计、元器件布置和连接线的安排上下功夫，以抑制共模骚扰源的产生。在设备设计阶段就考虑共模骚扰问题并提前采取措施，才能达到事半功倍的效果。

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案例二

开关电源的骚扰抑制

开关电源不需要沉重的电源变压器，具有体积小，重量轻，效率高的优点，加上已有市售的开关电源集成控制器模块，使电源设计，调试简单化，所以在计算机、电视机及各种控制系统中得到广泛运用。开关电源的基本原理框图如图1所示。

图1 开关电源的基本原理框图

交流电源经过一次整流滤波后变成直流电源UI,然后送到DC/DC变换器。变换器由逆变器和二次整流滤波器组成，逆变器把直流UI变成几千赫至几百赫的高频矩形波，然后再由二次整流滤波器变成所需的直流输出电压U0。由取样，误差放大，基准电压，脉冲控制电路构成的控制器与变换器构成电压负反馈系统，通过调节逆变器输出矩形波的占空比（即PWM方式）或重复频率来稳定U0。开关电源的种类很多，按变换器的电路结构可分为串并联式和直流变换式二种。按激励方式可分为自己和他激二种。按开关管的组合可分为桥式，半桥式，推挽式等。但无论何种类型的开关电源再工作时都会产生很强的噪声，他们通过电源线以共模或差模方式向外传导，同时还向周围空间辐射噪声。开关电源对由电网侵入的外部噪声也很敏感，并经由它传递到内部电子电路中产生干扰。所以对开关电源的噪声问题必须很好的解决。图2是一台直流变换式他激单边型开关电源，以此为例我们来分析开关电源的噪声来源及抑制方法。

图2 交流变换式他激单边型开关电源原理图

交流电源输入开关电源后由桥式整流器V1~V4整流成直流电压UI，UI加在脉冲变压器的初级L1和开关管V5上。 开关管V5的基极输入一个几千赫至几百千赫的高频矩形波，其重复频率和占空比由输出直流电压U0的要求来确定。被开关管放大了的脉冲电流由脉冲变压器耦合到次级回路。脉冲变压器初次级匝数之比也是由输出直流电压U0的要求来确定的。高频脉冲电流经二级管V6整流并经C2滤波后变成直流输出电压U0。由于开关管一般

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功率都较大，所以在集电极上加散热片K,K是接机壳的，为了防止短路，在集电极和散热片中间填有绝缘薄片。开关电源可能产生的噪声如下：

脉冲变压器初级L1，开关管V5和滤波电容C1构成的高频开关电流环路可能会产生较大的空间辐射。如果电容器C1滤波不足，则高频电流还会以差模方式传导到交流电源中去。

脉冲变压器次级L2，整流二级管V6，滤波电容C2也构成高频开关电流环路，可能向空间辐射噪声。如果电容C2滤波不足，则高频电流将以差模形式混在输出直流电压U0上，影响后续电子电路的正常工作。

散热片K与开关管集电极间虽然有绝缘垫片，但由于双方接触面积较大，绝缘垫片厚度较薄，两者之间的分布电容Ci在高频是不能忽略，因此高频开关电流会通过Ci流到散热片K上，再流到机壳地，最终流到与机壳地相连接的交流电源线的保护地线PE中，从而产生共模辐射。电源线L和N线对PE现存在一定阻抗，如阻抗不平衡则共模噪声还会转变成差模噪声。

脉冲变压器的一次侧和二次侧间存在分布电容Cd，一次侧的高频电压通过这些分布电容，将直接耦合到二次侧上去，在二次侧的二条输出直流电源线上产生同相位的共模噪声。如二线对地阻抗不平衡，还会转变成差模噪声。

脉冲变压器二次侧后面的整流二级管V6会产生反向浪涌电流。硅二极管在正向导通时PN节内的电荷被积累，二极管加反向电压时积累电荷将消失并产生反向电流。因为开关电流需经二极管整流，二极管由导通变为截止的时间很短，在短时间内要让存储电荷消失就产生了反向电流的浪涌。由于直流输出线路中的分布电感，分布电容，浪涌引起了高频衰减振荡，这是一种差模噪声。

开关三极管的负载是脉冲变压器的一次线圈L1，是感性负载，所以开关通断时管子两端会出现较高的浪涌尖峰电压，这个噪声会传导到输入输出端去，也可能击穿开关管。

由以上分析可知开关电源产生的噪声是多途径多方式的，因此应该在各方面都采取抑制措施，通常可从以下几方面着手：

（1）减少开关管集电极和散热片之间的耦合电容Ci。可以选用低介电常数的材料作绝缘垫，加厚垫片的厚度，也可以用静电屏蔽的方法，如图7-26所示。一般开关管的外壳是 …… 此处隐藏：2595字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……