(4)对辐射干扰信号的抑制。电磁辐射干扰也是通过
电磁感应的方式,由带电体或电流回路及磁感应回路对外产生电磁辐射的。任何一根导体都可以看作一根
电磁感应天线,任何一个电流回路都可以看作一个环形天线,电感线圈和变压器漏感也是
电磁感应辐射的重要器件。要想完全抑制电磁辐射是不可能的,但通过对电路进行合理设计,或者采取部分屏蔽措施,可以大大减轻电磁干扰的辐射。
例如,尽量缩短电路引线的长度和减小电流回路的面积,是减小电磁辐射的有效方法;正确使用储能滤波电容,把储能滤波电容尽量近地安装在有源器件电源引线的两端,每个有源器件独立供电,或单独用一个储能滤波电容供电(充满电的电容可以看成是一个独立电源),防止各电路中的有源器件(放大器)通过电源线和地线产生串扰;把电源引线的地和信号源的地严格分开,或对信号引线采取双线并行对中交叉的方法,让干扰信号互相抵消,也是一种减小电磁辐射的有效方法;利用散热片也可以对电磁干扰进行局部屏蔽,对信号引线还可以采取双地线并行屏蔽的方法,让信号线夹在两条平行地线的中间,这相当于双回路,干扰信号也会互相抵消,屏蔽效果非常显著;机器或敏感器件采用金属外壳是最好的屏蔽电磁干扰方法,但非金属外壳也可以喷涂导电材料(如石墨)进行电磁干扰屏蔽。
(5)对高压的静电的消除。图1中,如果输出电压高于1 000 V,必须考虑静电消除。虽然大多数的开关电源都采取变压器进行“冷热地”隔离,由于“热地”,也叫“初级地”,通过电网可构成回路,当人体接触到“初级地”时会“触电”,所以人们都把“初级地”叫作“热地”,表示不能触摸的意思。而“冷地”也叫“次级地”,尽管电压很高,但它与大地不构成回路,当人体接触到“次级地”时不会“触电”,因此,人们都把“次级地”叫作“冷地”,表示可以触摸的意思。但不管是“冷地”或者是“热地”,其对大地的电位差都不可能是零,即还是会带电。如彩色电视机中的开关电源,“热地”对大地的电位差,其峰峰值大约有400 V;“冷地”对大地的电位差,其峰峰值大约有1 500 V。
“热地”带电比较好理解,而“冷地”带电一般人是难以理解的。“冷地”带电电压是由变压器次级产生的。虽然变压器次级的一端与“冷地”连接,但真正的零电位是在变压器次级线圈的中心,或整流输出滤波
电容器介质的中间。这一点称为电源的“浮地”,即它为零电位,但又不与大地相连。由此可知,“冷地”带电的电压正好等于输出电压的50%,如电视机显像管的高压阳极需要大约30 000 V的高压,真正的零电位是在高压滤波电容(显像管石墨层之间的电容)的中间,或高压包的中间抽头处,由此可以求出电视机中冷地与地之间的静电电压大约为 15 000 V。同理,“热地”回路的“浮地”是在储能滤波
电容器C5的中间,所以正常情况下“热地”带电电压为整流输出的50%,其峰值约为200 V。如把开关管导通或截止时产生的反电动势也叠加在其之上,其峰峰值大约有400 V。
图2中的R3就是用来降低“冷地”与大地之间静电电压的,C8的作用是降低冷、热地之间的动态电阻。一般数字电路IC的耐压都很低,如果“冷地”带电的电压很高,通过静电感应,或人体触摸,很容易就会把IC击穿。EMC常用标准如下:
EMC通用系列标准:IEC61000-4-X;
工业环境抗扰度通用标准:EN50082-2;
脉冲电流谐波测试标准:IEC61000-3-2;
交流电源闪烁测试标准:IEC61000-3-3。
图3中的R3就是用来降低冷地与大地之间静电电压的,C8的作用是降低冷热地之间的动态电阻。一般数字电路IC的耐压都很低,如果“冷地”带电的电压很高,通过静电感应,或人体触摸,很容易就会把IC击穿。
3 结 语
随着开关电源不断向高频化发展,其抗干扰问题显得越发重要。在开发和设计开关电源中,如何有效抑制开关电源的电磁干扰,同时提高开关电源本身对电磁干扰的抗干扰能力是一个重要课题。在抗干扰设计时,几种抗干扰措施既相互独立又相互联系,必须同时采用多种措施才能达到良好的抗干扰效果。