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全面解析开关电源的尖峰抑制

2013-10-22 10:10
水墨黯月
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  1 引言

  电源纹波会干扰电子设备的正常工作,引起诸如计算机死机、数据处理出错及控制系统失灵等故障,给生产和科研酿成难以估量的损失,因此必须采取措施加以抑制。

  产生尖峰的原因很多,以下着重说明滤波电路对二极管反向恢复时间所产生的纹波尖峰加以分析,并总结出几种有效的抑制措施。

  2 滤波电路

  为减小电源尖峰干扰需要在电源进线端和电源输出线端分别加入滤波电路。

  2.1 电源进线端滤波器

  在电源进线端通常采用如图1 所示电路。该电路对共模和差模纹波干扰均有较好抑制作用。

全面解析开关电源的尖峰抑制

  图中各元器件的作用:

  (1)L1L2C1 用于滤除差模干扰信号。

  L1L2 磁芯面积不宜太小,以免饱和。电感量几毫亨至几十毫亨。C1 为电源跨接电容,又称X 电容。

  用陶瓷电容或聚脂薄膜电容效果更好。电容量取0.22μF~0.47μF。

  (2)L3,L4,C2,C3 用于滤除共模干扰信号。

  L3,L4 要求圈数相同,一般取10,电感量2mH 左右。

  C2,C3 为旁路电容,又称Y 电容。电容量要求2200pF 左右。

  电容量过大,影响设备的绝缘性能。

  在同一磁芯上绕两个匝数相等的线圈。电源往返电流在磁芯中产生大小相等、方向相反的磁通。故对差模信号电感L3、L4 不起作用(见图2),但对于相线与地线间共模信号,呈现为一个大电感。其等效电路如图3 所示。

全面解析开关电源的尖峰抑制

全面解析开关电源的尖峰抑制

  由等效电路知:

全面解析开关电源的尖峰抑制

全面解析开关电源的尖峰抑制

  一般wL >Rl,则:|UN/US|=0表明,对共模信号Ug 而言,共模电感呈现很大的阻抗。

  2.2 输出端滤波器

  输出端滤波器大都采用LC 滤波电路。其元件选择一般资料中均有。为进一步降低纹波,需加入二次LC 滤波电路。LC 滤波电路中L 值不宜过大,以免引起自激,电感线圈一般以1~2 匝为宜。电容宜采用多只并联的方法,以降低等效串联电阻。同时采样回路中要加入RC 前馈采样网络。

  如果加入滤波器后,效果仍不理想,则要详细检查公共地线的长度、线径是否合适。因为地线分布电感对抑制纹波极为不利。

  导线长度l,线径d 与其电感量的关系为:

  L(μH)=0.002l[ln(4l/d)-1](2)

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