开关电源EMC设计研究现状及发展_下_

POWER SUPPLY

电源

■  浙江大学电气工程学院  钱照明 袁义生

开关电源EMC设计研究现状及发展(下)

开关电源EMI抑制技术

(上接2003年4月上半期58页) 除了屏蔽、接地等常用的EMI抑制技术以外,针对开关电源的特点,一些新技术,如:软开关技术,开关频率调制技术、功率管优化驱动技术、EMI滤波器设计技术和共模干扰有源抑制技术等均有研究和发展。

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开关技术的开关电源的传导EMI必须从它们的正常工作的频谱特性和近场干扰的角度出发进行分析,目前不能认定采用软开关技术可以改善开关电源的EMI电平,必须做进一步的研究。

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开关频率调制技术

利用频率调制技术降低开关电源的EMI电平,其基本思想是通过调制开关频率fc的方法把集中在开关频率fc及其谐波2 fc、3 fc、…上的能量分散到它们周围的频带上,由此降低各个频率点上的EMI幅值,以达到低于EMI标准规定的限值。开关调频PWM虽然不能降低总的干扰能量,但仍不失为一种保证通过EMI标准认证测试的权宜方法。

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软开关技术

通常认为软开关技术的应用有助于电磁干扰水平的降低,原因似乎很明显:若功率MOSFET, IGBT管能在零电压的情况下导通和零电流情况下关断,而快恢复二极管也是软关断的,则可以明显地减小功率回路中功率器件的di/dt 和du/dt,从而可以减小EMI电平。但是,目前的一些研究结果表明答案是否定的,结论并不象人们预料的那样简单。

采用相同的主电路拓扑和开关频率,比较硬开关技术和零电压软开关技术的两个变换器所产生的传导EMI电平。实验结果表明,零电压软开关变换器的EMI能谱分布在低频段甚至比硬开关变换器更大一些,只有在较高频率才会得到比硬开关变换器稍低的EMI电平,而且这个差别仅有几个dBµV。

研究结果表明,开关电源的EMI电平是由许多因素决定的,简单地认为采用软开关技术就可以减小EMI电平是一种比较片面的认识。因为一方面软开关技术中开关电压或电流产生谐振,在该相对EMI频率较低的谐振频率点上将产生更大的EMI,而其它频谱上的干扰电平相对降低;另一方面,软开关技术中通常需要增加辅助开关电路,这些高di/dt和du/dt的支路对电网入线侧的近场干扰势必会增加电路的EMI。因此,比较软开关技术和硬

优化功率开关管的驱动电路设计

通过缓冲吸收电路,可以延缓功率开关器件的导通/关断过程,从而降低开关电源的EMI电平,但同时会因为附加的吸收电路损耗,导致电源总效率的下降。另一种降低开关电源的EMI电平的方法是选择合适的驱动电路参数,可以在维持电路性能不变的同时降低EMI电平。从优化驱动电路设计的角度改善开关电源的EMI性能,是近年来发展的一个新方向。

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共模干扰的有源抑制技术

共模干扰的有源抑制技术是一种从噪声源采取措施抑制共模干扰的方法。这种方法的基本思路是设法从主回路中取出一个与导致EMI干扰的主要开关电压波形完全反相的补偿EMI噪声电压,并用它去平衡原开关电压的影响。

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EMI滤波器设计技术

开关电源产生的EMI以传导干扰为主,而传导干扰

2003.469

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