第一篇：高頻開關(guān)電源技術(shù)教學(xué)要點(diǎn)

《高頻開關(guān)電源技術(shù)》教學(xué)要點(diǎn)

一、課堂講授

1、電力電子器件

電力半導(dǎo)體器件基礎(chǔ)；電力MOSFET與IGBT器件簡介。

2、DC/DC變換

Buck，Boost，Buck/Boost，Cuk，Sepic，Zeta，forword，flyback，F(xiàn)ull-bridge原理介紹。開關(guān)的旋轉(zhuǎn)與拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的關(guān)系。

3、軟開關(guān)變換電路

ZVS-QRC，ZCS-QRC，ZVS-PWM，ZCS-PWM，ZVT，ZCT，F(xiàn)ull-bridge，Phase-shift原理介紹。RDCLI。

4、基于3842的反激式變換電路設(shè)計(jì)，基于TOPSWITCH的電源電路設(shè)計(jì)，基于3852的單相功率因數(shù)校正電路的設(shè)計(jì)，基于3875的移相式全橋電路的設(shè)計(jì)。

5、電源電路的計(jì)算機(jī)仿真。

二、實(shí)驗(yàn) 1、3842單端反激電路實(shí)驗(yàn) 2、3875仿真實(shí)驗(yàn)

三、學(xué)時(shí)數(shù)

每次3學(xué)時(shí)，10次，總共30學(xué)時(shí)

中國礦業(yè)大學(xué)（北京）信電系 2006-7-17

第二篇：開關(guān)電源技術(shù)課程設(shè)計(jì)教學(xué)大綱1

《開關(guān)電源技術(shù)》課程設(shè)計(jì)教學(xué)大綱

英文名稱：Switching Power Supply Technology 適用專業(yè)：電氣工程及其自動(dòng)化 設(shè)計(jì)周數(shù)：2 學(xué) 分：2 講授學(xué)時(shí)：4學(xué)時(shí)

實(shí)驗(yàn)（上機(jī)）學(xué)時(shí)：16學(xué)時(shí)

一、課程設(shè)計(jì)的性質(zhì)、目的和任務(wù)：

本課程設(shè)計(jì)是在學(xué)習(xí)完《開關(guān)電源技術(shù)》課程之后進(jìn)行的一個(gè)重要的實(shí)踐性教學(xué)環(huán)節(jié)，是工程技術(shù)應(yīng)用型人才培養(yǎng)目標(biāo)的重要組成部分。在教師指導(dǎo)下讓學(xué)生獨(dú)立完成，一方面鞏固課程知識(shí)，加深對理論知識(shí)的理解，一方面訓(xùn)練學(xué)生綜合運(yùn)作所學(xué)的理論知識(shí)，掌握一定的設(shè)計(jì)方法和設(shè)計(jì)思想，能初步解決一些實(shí)際問題；培養(yǎng)學(xué)生查閱資料，獨(dú)立獲取新知識(shí)、新信息的能力。

課程性質(zhì)：《開關(guān)電源技術(shù)課程設(shè)計(jì)》是一門綜合運(yùn)用電子技術(shù)、微機(jī)原理、自動(dòng)控制原理、電力電子技術(shù)及仿真技術(shù)等課程知識(shí)，進(jìn)行開關(guān)電源電路和系統(tǒng)設(shè)計(jì)的課程，是本專業(yè)的一門重要的專業(yè)實(shí)踐課。

目的：培養(yǎng)學(xué)生以下幾個(gè)方面的能力：

1．綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)，進(jìn)行開關(guān)電源電路和系統(tǒng)設(shè)計(jì)的能力。2．了解與熟悉常用的電力電子電路的電路拓?fù)?、控制方法?/p>

3．理解和掌握常用的開關(guān)電源電路及系統(tǒng)的主電路、控制電路和保護(hù)電路的設(shè)計(jì)方法，掌握元器件的選擇計(jì)算方法。

4．具有一定的開關(guān)電源電路及系統(tǒng)仿真實(shí)驗(yàn)和調(diào)試的能力。

二、課程的教學(xué)基本要求

依據(jù)以上的教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)環(huán)節(jié)，在本課程設(shè)計(jì)的實(shí)施過程中應(yīng)遵循以下的基本要求：

（一）題目布置和人員配置

依據(jù)實(shí)驗(yàn)條件，選取合適的課程設(shè)計(jì)題目，根據(jù)學(xué)生數(shù)量，選取適當(dāng)?shù)念}目數(shù)量，以使學(xué)生能夠得到充分的訓(xùn)練和提高。

（二）學(xué)生設(shè)計(jì)和實(shí)驗(yàn)過程中的指導(dǎo)

在設(shè)計(jì)和實(shí)驗(yàn)過程中，教師既不能包辦代替，也不能放任自流。重點(diǎn)解決學(xué)生的疑難問題，重點(diǎn)在于指導(dǎo)。

（三）考核

考核形式采用設(shè)計(jì)報(bào)告、實(shí)驗(yàn)和答辯三方面綜合評定成績的方式，重點(diǎn)考核學(xué)生的設(shè)計(jì)態(tài)度，綜合運(yùn)用所學(xué)的能力和創(chuàng)新的能力，以及實(shí)際動(dòng)手、文字表達(dá)和表述能力等。

三、課程內(nèi)容與要求

教學(xué)內(nèi)容

本課程設(shè)計(jì)既要立足實(shí)驗(yàn)室現(xiàn)有條件，充分挖掘潛力，又要達(dá)到綜合運(yùn)用所學(xué)，培養(yǎng)和提高學(xué)生的分析問題和解決問題的能力的設(shè)計(jì)目的。在以下的幾種中選擇若干題目，讓學(xué)生分組進(jìn)行設(shè)計(jì)。

1、正激型開關(guān)電源電路設(shè)計(jì)；

2、反激型開關(guān)電源電路設(shè)計(jì)；；

3、半橋型開關(guān)電源電路設(shè)計(jì)；

4、全橋型開關(guān)電源電路設(shè)計(jì)；

5、推挽型開關(guān)電源電路設(shè)計(jì)；

學(xué)生在了解與熟悉常用的開關(guān)電源電路及系統(tǒng)的電路拓?fù)?、控制方法的基礎(chǔ)上，理解和掌握常用的開關(guān)電源電路及系統(tǒng)的主電路、控制電路和保護(hù)電路的設(shè)計(jì)方法，掌握元器件的選擇計(jì)算方法。包括以下的教學(xué)環(huán)節(jié)：

1、指導(dǎo)教師根據(jù)學(xué)生情況進(jìn)行分組，布置設(shè)計(jì)題目；

2、指導(dǎo)教師下達(dá)課程設(shè)計(jì)任務(wù)書，編制課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書；

3、在教師的指導(dǎo)下，學(xué)生根據(jù)設(shè)計(jì)題目和設(shè)計(jì)任務(wù)書復(fù)習(xí)所學(xué)，查閱相關(guān)資料進(jìn)行設(shè)計(jì)；

4、設(shè)計(jì)、計(jì)算完畢，經(jīng)指導(dǎo)教師審查認(rèn)可后學(xué)生在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證；

5、學(xué)生整理設(shè)計(jì)資料和數(shù)據(jù)，撰寫課程設(shè)計(jì)報(bào)告； 指導(dǎo)教師審閱報(bào)告，進(jìn)行答辯以檢查學(xué)生的設(shè)計(jì)情況。要求：

學(xué)生能夠根據(jù)指導(dǎo)教師的要求，進(jìn)行符合專業(yè)規(guī)范的設(shè)計(jì)和實(shí)驗(yàn)工作，能夠發(fā)現(xiàn)問題，解決問題，有一定的創(chuàng)新和獨(dú)立思考。

四、理論教學(xué)學(xué)時(shí)分配

本課程除指導(dǎo)教師必要的布置設(shè)計(jì)和實(shí)驗(yàn)任務(wù)外，一般不進(jìn)行理論教學(xué)。

五、實(shí)驗(yàn)名稱與學(xué)時(shí)安排

根據(jù)實(shí)際設(shè)計(jì)題目確定實(shí)驗(yàn)和調(diào)試內(nèi)容。學(xué)生設(shè)計(jì)大概在1周，實(shí)驗(yàn)（上機(jī)）0.5周，撰寫報(bào)告和考核0.5周。

六、考核方式與評分辦法

在整個(gè)課程設(shè)計(jì)階段，教師應(yīng)注意對學(xué)生的引導(dǎo)，以利于培養(yǎng)學(xué)生的設(shè)計(jì)技能及創(chuàng)造能力。學(xué)生成績的評定以草圖成績、正規(guī)圖成績、說明書成績、答辯成績等進(jìn)行綜合評定。

七、教材及參考書

1.侯振義 等，直流開關(guān)電源技術(shù)及應(yīng)用，電子工業(yè)出版社，2006年4月 2.楊旭 等，開關(guān)電源技術(shù)，機(jī)械工業(yè)出版社2004年3月

3.張占松，蔡宣三。開關(guān)電源的原理與設(shè)計(jì)，電子工業(yè)出版社，1998

第三篇：開關(guān)電源的電磁兼容性技術(shù)

開關(guān)電源的電磁兼容性技術(shù) 引言

電磁兼容是一門新興的跨學(xué)科的綜合性應(yīng)用學(xué)科。作為邊緣技術(shù)，它以電氣和無線電技術(shù)的基本理論為基礎(chǔ)，并涉及許多新的技術(shù)領(lǐng)域，如微波技術(shù)、微電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、通信和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)以及新材料等。電磁兼容技術(shù)應(yīng)用的范圍很廣，幾乎所有現(xiàn)代化工業(yè)領(lǐng)域，如電力、通信、交通、航天、軍工、計(jì)算機(jī)和醫(yī)療等都必須解決電磁兼容問題。其研究的熱點(diǎn)內(nèi)容主要有：電磁干擾源的特性及其傳輸特性、電磁干擾的危害效應(yīng)、電磁干擾的抑制技術(shù)、電磁頻譜的利用和管理、電磁兼容性標(biāo)準(zhǔn)與規(guī)范、電磁兼容性的測量與試驗(yàn)技術(shù)、電磁泄漏與靜電放電等。

電磁兼容的英文名稱為Electromagnetic Compatibility，簡稱EMC。所謂電磁兼容是指設(shè)備（分系統(tǒng)、系統(tǒng)）在共同的電磁環(huán)境中能一起執(zhí)行各自功能的共存狀態(tài)。這里包含兩層意思，即它工作中產(chǎn)生的電磁輻射要限制在一定水平內(nèi)，另外它本身要有一定的抗干擾能力。這便是設(shè)備研制中所必須解決的兼容問題。電磁兼容技術(shù)涉及的頻率范圍寬達(dá)0 GHz ~400GHz，研究對象除傳統(tǒng)設(shè)備外，還涉及芯片級，直到各種艦船、航天飛機(jī)、洲際導(dǎo)彈甚至整個(gè)地球的電磁環(huán)境。

電磁兼容三要素是干擾源（騷擾源）、耦合通路和敏感體。切斷以上任何一項(xiàng)都可解決電磁兼容問題，電磁兼容的解決常用的方法主要有屏蔽、接地和濾波。2 電磁兼容技術(shù)名詞（1）電磁兼容性

電磁兼容性是指設(shè)備或者系統(tǒng)在其電磁環(huán)境中能正常工作，且不對該環(huán)境中任何事物構(gòu)成不能承受的電磁騷擾的能力。（2）電磁騷擾

電磁騷擾是指任何可能引起設(shè)備、裝備或系統(tǒng)性能降低或者對有生命或者無生命物質(zhì)產(chǎn)生損害作用的電磁現(xiàn)象。電磁騷擾可引起設(shè)備、傳輸通道或系統(tǒng)性能的下降。它的主要要素有自然和人為的騷擾源、通過公共地線阻抗/內(nèi)阻的耦合、沿電源線傳導(dǎo)的電磁騷擾和輻射干擾等。電子系統(tǒng)受干擾的路徑為：經(jīng)過電源，通過信號線或控制電纜、場滲透，經(jīng)過天線直接進(jìn)入；通過電纜耦合，從其他設(shè)備來的傳導(dǎo)干擾；電子系統(tǒng)內(nèi)部場耦合；其他設(shè)備的輻射干擾；電子設(shè)備外部耦合到內(nèi)部場；寬帶發(fā)射機(jī)天線系統(tǒng)；外部環(huán)境場等（3）電磁環(huán)境

電磁環(huán)境是一種明顯不傳送信息的時(shí)變電磁現(xiàn)象，它可能與有用信號疊加或組合。（4）電磁輻射

電磁輻射是指電磁波由源發(fā)射到空間的現(xiàn)象?！半姶泡椛洹币辉~的含義有時(shí)也可引申，將電磁感應(yīng)現(xiàn)象也包含在內(nèi)。RFI/EMI可以通過任何一種設(shè)備機(jī)殼的開口、通風(fēng)孔、出入口、電纜、測量孔、門框、艙蓋、抽屜和面板以及機(jī)殼的非理想連接面等進(jìn)行輻射。RFI/EMI也可由進(jìn)入敏感設(shè)備的導(dǎo)線和電纜進(jìn)行輻射，任何一個(gè)良好的電磁能量輻射器也可以作為良好的接收器。（5）脈沖

脈沖是指在短時(shí)間內(nèi)突變，隨后又迅速返回至其初始值的物理量。（6）共模干擾和差模干擾

電源線上的干擾有共模干擾和差模干擾兩種方式。共模干擾存在于電源任何一相對大地或電線對大地之間。共模干擾有時(shí)也稱縱模干擾、不對稱干擾或接地干擾。這是載流導(dǎo)體與大地之間的干擾。差模干擾存在于電源相線與中線及相線與相線之間。差模干擾也稱常模干擾、橫模干擾或?qū)ΨQ干擾。這是載流導(dǎo)體之間的干擾。共模干擾提示了干擾是由輻射或串?dāng)_耦合到電路中的，而差模干擾則提示了干擾是源于同一條電源電路。通常這兩種干擾是同時(shí)存在的，由于線路阻抗的不平衡，兩種干擾在傳輸中還會(huì)相互轉(zhuǎn)化，所以情況十分復(fù)雜。干擾經(jīng)長距離傳輸后，差模分量的衰減要比共模大，這是因?yàn)榫€間阻抗與線-地阻抗不同的緣故。出于同一原因，共模干擾在線路傳輸中還會(huì)向鄰近空間輻射，而差模則不會(huì)，因此共模干擾比差模更容易造成電磁干擾。不同的干擾方式要采取不同的干擾抑制方法才有效。判斷干擾方法的簡便方法是采用電流探頭。電流探頭先單獨(dú)環(huán)繞每根導(dǎo)線，得出單根導(dǎo)線的感應(yīng)值，然后再環(huán)繞兩根導(dǎo)線（其中一根是地線），探測其感應(yīng)情況。如感應(yīng)值是增加的，則線路中干擾電流是共模的；反之則是差模的。（7）抗擾度電平和敏感性電平

抗擾度電平是指將某給定的電磁騷擾施加于某一裝置、設(shè)備或者系統(tǒng)并使其仍然能夠正常工作且保持所需性能等級時(shí)的最大騷擾電平。也就是說，超過此電平時(shí)該裝置、設(shè)備或者系統(tǒng)就會(huì)出現(xiàn)性能降低。而敏感性電平是指剛剛開始出現(xiàn)性能降低的電平。所以，對某一裝置、設(shè)備或者系統(tǒng)而言，抗擾度電平與敏感性電平是同一數(shù)值。（8）抗擾度裕量

抗擾度裕量是指裝備、設(shè)備或者系統(tǒng)的抗擾度電平限值與電磁兼容電平之間的插值。3 開關(guān)電源的電磁兼容性

開關(guān)電源因工作在高電壓大電流的開關(guān)工作狀態(tài)下，引起電磁兼容性問題的原因是相當(dāng)復(fù)雜的。從整機(jī)的電磁性講，主要有共阻抗耦合、線間耦合、電場耦合、磁場耦合及電磁波耦合幾種。共阻耦合主要是騷擾源與受騷擾體在電氣上存在的共同阻抗，通過該阻抗使騷擾信號進(jìn)入受騷擾體。線間耦合主要是產(chǎn)生騷擾電壓及騷擾電流的導(dǎo)線或 PCB線因并行布線而產(chǎn)生的相互耦合。電場耦合主要是由于電位差的存在，產(chǎn)生感應(yīng)電場對受騷擾體產(chǎn)生的場耦合。磁場耦合主要是指在大電流的脈沖電源線附近，產(chǎn)生的低頻磁場對騷擾對象產(chǎn)生的耦合。電磁場耦合主要是由于脈動(dòng)的電壓或電流產(chǎn)生的高頻電磁波通過空間向外輻射，對相應(yīng)的受騷擾體產(chǎn)生的耦合。實(shí)際上，每一種耦合方式是不能嚴(yán)格區(qū)分的，只是側(cè)重點(diǎn)不同而已。在開關(guān)電源中，主功率開關(guān)管在很高的電壓下，以高頻開關(guān)方式工作，開關(guān)電壓及開關(guān)電流均接近方波，從頻譜分析知，方波信號含有豐富的高次諧波。該高次諧波的頻譜可達(dá)方波頻率的1000次以上。同時(shí)，由于電源變壓器的漏電感及分布電容以及主功率開關(guān)器件的工作狀態(tài)非理想，在高頻開或關(guān)時(shí)，常常產(chǎn)生高頻高壓的尖峰諧波震蕩。該諧波震蕩產(chǎn)生的高次諧波，通過開關(guān)管與散熱器間的分布電容傳入內(nèi)部電路或通過散熱器及變壓器向空間輻射。用于整流及續(xù)流的開關(guān)二極管，也是產(chǎn)生高頻騷擾的一個(gè)重要原因。因整流及續(xù)流二極管工作在高頻開關(guān)狀態(tài)，二極管的引線寄生電感、結(jié)電容的存在以及反向恢復(fù)電流的影響，使之工作在很高的電壓及電流變化率下，且產(chǎn)生高頻震蕩。整流及續(xù)流二極管一般離電源輸出線較近，其產(chǎn)生的高頻騷擾最容易通過直流輸出線傳出。開關(guān)電源為了提高功率因數(shù)，均采用了有源功率因數(shù)校正電路。同時(shí)，為了提高電路的效率及可靠性，減少功率器件的電應(yīng)力，大量采用了軟開關(guān)技術(shù)。其中零電壓、零電流或零電壓/零電流開關(guān)技術(shù)應(yīng)用最為廣泛。該技術(shù)極大的降低了開關(guān)器件所產(chǎn)生的電磁騷擾。但是，軟開關(guān)無損吸收電路多數(shù)利用L、C進(jìn)行能量轉(zhuǎn)移，利用二極管的單向?qū)щ娦阅軐?shí)現(xiàn)能量的單向轉(zhuǎn)換，因此，該諧振電路中的二極管成為電磁騷擾的一大騷擾源。

開關(guān)電源一般利用儲(chǔ)能電感及電容器組成L、C濾波電路，實(shí)現(xiàn)對差模及共模騷擾信號的濾波。由于電感線圈的分布電容，導(dǎo)致了電感線圈的自諧振頻率降低，從而使大量的高頻騷擾信號穿過電感線圈，沿交流電源線或直流輸出線向外傳播。濾波電容器隨著騷擾信號頻率的上升，引線電感的作用導(dǎo)致電容量及濾波效果不斷的下降，甚至導(dǎo)致電容器參數(shù)改變，也是產(chǎn)生電磁騷擾的一個(gè)原因。4 電磁兼容性的解決方法

從電磁兼容的三要素講，要解決開關(guān)電源的電磁兼容性問題，可從三個(gè)方面入手：第一，減小騷擾源產(chǎn)生的騷擾信號；第二，切斷騷擾信號的傳播途徑；第三，增強(qiáng)受騷擾體的抗騷擾能力。在解決開關(guān)電源內(nèi)部的兼容性時(shí)，可以綜合利用上述三個(gè)方法，以成本效益比及實(shí)施的難易性為前提。因而，開關(guān)電源產(chǎn)生的對外騷擾，如電源線諧波電流、電源線傳導(dǎo)騷擾、電磁場輻射騷擾等只能用減小騷擾源的方法來解決。一方面，可以增強(qiáng)輸入/輸出濾波電路的設(shè)計(jì)，改善APFC電路的性能，減小開關(guān)管及整流、續(xù)流二極管的電壓、電流變化率，采用各種軟開關(guān)電路拓?fù)浼翱刂品绞降?；另一方面，加?qiáng)機(jī)殼的屏蔽效果，改善機(jī)殼的縫隙泄漏，并進(jìn)行良好的接地處理。而對外部的抗騷擾能力（如浪涌、雷擊）應(yīng)優(yōu)化交流電輸入及直流輸出端口的防雷能力。通常，對1.2/50?s開路電壓及8/20?s短路電流的組合雷擊波形，因能量較小，通常采用氧化鋅壓敏電阻與氣體方電管等的組合方法來解決。對于靜電放電，通常在通信端口及控制端口的小信號電路中，采用TVS管及相應(yīng)的接地保護(hù)、加大小信號電路與機(jī)殼等的電距離來解決或選用具有抗靜電騷擾的器件。快速瞬變信號含有很寬的頻譜，很容易以共模的方式傳入控制電路內(nèi)，采用與防靜電相同的方法并減小共模電感的分布電容、加強(qiáng)輸入電路的共模信號濾波（加共模電容或插入損耗型的鐵氧體磁環(huán)等）來提高系統(tǒng)的抗擾性能。

減小開關(guān)電源的內(nèi)部騷擾，實(shí)現(xiàn)其自身的電磁兼容性，提高開關(guān)電源的穩(wěn)定性及可靠性，應(yīng)從以下幾個(gè)方面入手：①注意數(shù)字電路與模塊電路PCB布線的正確分區(qū)；②數(shù)字電路與模擬電路電源的去耦；③數(shù)字電路與模擬電路單點(diǎn)接地、大電流電路與小電流特別是電流電壓取樣電路的單點(diǎn)接地以減小共阻騷擾，減小地環(huán)地影響，布線時(shí)注意相鄰線間的間距及信號性質(zhì)，避免產(chǎn)生串?dāng)_，減小輸出整流回路及續(xù)流二極管回路與支流濾波電路所包圍的面積，減小變壓器的漏電、濾波電感的分布電容，運(yùn)用諧振頻率高的濾波電容器等。5 濾波器結(jié)構(gòu)

濾波是一種抑制傳導(dǎo)干擾的方法。例如，在電源輸入端接上濾波器，可以抑制來自電網(wǎng)的噪聲對電源本身的侵害，也可以抑制由開關(guān)電源產(chǎn)生并向電網(wǎng)反饋的干擾。電源濾波器作為抑制電源線傳導(dǎo)干擾的重要單元，在設(shè)備或系統(tǒng)的電磁兼容設(shè)計(jì)中具有極其重要的作用。它不僅可以抑制傳輸線上的傳導(dǎo)干擾，同時(shí)對傳輸線上的輻射發(fā)射也具有顯著的抑制效果。在濾波電路中，選用穿心電容、三端電容、鐵氧體磁環(huán)，能夠改善電路的濾波特性。進(jìn)行適當(dāng)?shù)脑O(shè)計(jì)或選擇合適的濾波器，并正確的安裝濾波器是抗干擾技術(shù)的重要組成部分。在交流電輸入端加裝的電源濾波器電路如圖1所示。圖中Ld、Cd用于抑制差模噪聲，一般取Ld為100 mH-700mH，Cd取1?F-10?F。Lc、Cc用于抑制共模噪聲，可根據(jù)實(shí)際情況加以調(diào)整。所有電源濾波器都必須接地（廠家特別說明允許不接地的除外），因?yàn)闉V波器的共模旁路電容必須在接地時(shí)才起作用。一般的接地方法是除了將濾波器與金屬外殼相接之外，還要用較粗的導(dǎo)線將濾波器外殼與設(shè)備的接地點(diǎn)相連。接地阻抗越低，濾波效果越好。濾波器盡量安裝在靠近電源入口處。濾波器的輸入及輸出端要盡量遠(yuǎn)離，避免干擾信號從輸入端直接耦合到輸出端。

如在電源輸出端加輸出濾波器、加裝高頻電容、加大輸出濾波電感的電感量及濾波電容的容量，則可以抑制差模噪聲。如果把多個(gè)電容并聯(lián)，則效果會(huì)更好。6 EMI濾波器選用與安裝

開關(guān)電源EMI濾波器中的4只電容器用了兩種不同的下標(biāo)“x”和“y”，不僅說明了它們在濾波網(wǎng)絡(luò)中的作用，還表明了它們在濾波網(wǎng)絡(luò)中的安全等級。無論是選用還是設(shè)計(jì)EMI濾波器，都要認(rèn)真的考慮Cx和Cy的安全等級。在實(shí)際應(yīng)用中，Cx電容接在單相電源線的L和N之間，它上面除加有電源額定電壓外，還會(huì)疊加L和N之間存在的EMI信號峰值電壓。因此，要根據(jù)EMI濾波器的應(yīng)用場合和可能存在的EMI信號峰值，正確選用適合安全等級的Cx電容器。Cy電容器是接在電源供電線L、N與金屬外殼（E）之間的，對于220V、50Hz電源，它除符合250V峰值電壓的耐壓要求外，還要求這種電容器在電氣和機(jī)械性能方面具有足夠的安全裕量，以避免可能出現(xiàn)的擊穿短路現(xiàn)象。7 結(jié)語

在開關(guān)電源設(shè)計(jì)中，為了少走彎路和節(jié)省時(shí)間，應(yīng)充分考慮并滿足抗干擾性的要求，避免在設(shè)計(jì)完成后去進(jìn)行抗干擾的補(bǔ)救措施。

第四篇：開關(guān)電源電磁干擾抑制技術(shù)

開關(guān)電源電磁干擾抑制技術(shù)

0 引言

隨著現(xiàn)代電子技術(shù)和功率器件的發(fā)展，開關(guān)電源以其體積小，重量輕，高性能，高可靠性等特點(diǎn)被廣泛應(yīng)用于計(jì)算機(jī)及外圍設(shè)備通信、自動(dòng)控制、家用電器等領(lǐng)域，為人們的生產(chǎn)生活和社會(huì)的建設(shè)提供了很大幫助。但是，隨著現(xiàn)代電子技術(shù)的快速發(fā)展，電子電氣設(shè)備的廣泛應(yīng)用，處于同一工作環(huán)境的各種電子、電氣設(shè)備的距離越來越近，電子電路工作的外部環(huán)境進(jìn)一步惡化。由于開關(guān)電源工作在高頻開關(guān)狀態(tài)，內(nèi)部會(huì)產(chǎn)生很高的電流、電壓變化率，導(dǎo)致開關(guān)電源產(chǎn)生較強(qiáng)的電磁干擾。電磁干擾信號不僅對電網(wǎng)造成污染，還直接影響到其他用電設(shè)備甚至電源本身的正常工作，而且作為輻射干擾闖入空間，造成電磁污染，制約著人們的生產(chǎn)和生活。國內(nèi)在20世紀(jì)80一90年代，為了加強(qiáng)對當(dāng)前國內(nèi)電磁污染的治理，制定了一些與CISPR標(biāo)準(zhǔn)、IEC801等國際標(biāo)準(zhǔn)相對應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)。自從2003年8月1日中國強(qiáng)制實(shí)施3C認(rèn)證(china compulsory certification)工作以來，掀起了“電磁兼容熱”，近距離的電磁干擾研究與控制愈來愈引起電子研究人員們的關(guān)注，當(dāng)前已成為當(dāng)前研究領(lǐng)域的一個(gè)新熱點(diǎn)。本文將針對開關(guān)電源電磁干擾的產(chǎn)生機(jī)理系統(tǒng)地論述相關(guān)的抑制技術(shù)。

l 開關(guān)電源電磁干擾的抑制 形成電磁干擾的三要素是干擾源、傳播途徑和受擾設(shè)備。因而，抑制電磁干擾應(yīng)從這三方面人手。抑制干擾源、消除干擾源和受擾設(shè)備之間的耦合和輻射、提高受擾設(shè)備的抗擾能力，從而改善開關(guān)電源的電磁兼容性能的目的。1．1 采用濾波器抑制電磁干擾 濾波是抑制電磁干擾的重要方法，它能有效地抑制電網(wǎng)中的電磁干擾進(jìn)入設(shè)備，還可以抑制設(shè)備內(nèi)的電磁干擾進(jìn)入電網(wǎng)。在開關(guān)電源輸入和輸出電路中安裝開關(guān)電源濾波器，不但可以解決傳導(dǎo)干擾問題，同時(shí)也是解決輻射干擾的重要武器。濾波抑制技術(shù)分為無源濾波和有源濾波2種方式。

1．1．1 無源濾波技術(shù) 無源濾波電路簡單，成本低廉，工作性能可靠，是抑制電磁干擾的有效方式。無源濾波器由電感、電容、電阻元件組成，其直接作用是解決傳導(dǎo)發(fā)射。開關(guān)電源中應(yīng)用的無源濾波器的原理結(jié)構(gòu)圖如圖1所示。

由于原電源電路中濾波電容容量大，整流電路中會(huì)產(chǎn)生脈沖尖峰電流，這個(gè)電流由非常多的高次諧波電流組成，對電網(wǎng)產(chǎn)生干擾；另外電路中開關(guān)管的導(dǎo)通或截止、變壓器的初級線圈都會(huì)產(chǎn)生脈動(dòng)電流。由于電流變化率很高，對周圍電路會(huì)產(chǎn)生出不同頻率的感應(yīng)電流，其中包括差模和共模干擾信號，這些干擾信號可以通過2根電源線傳導(dǎo)到電網(wǎng)其他線路和干擾其他的電子設(shè)備。圖中差模濾波部分可以減少開關(guān)電源內(nèi)部的差模干擾信號，又能大大衰減設(shè)備本身工作時(shí)產(chǎn)生的電磁干擾信號傳向電網(wǎng)。又根據(jù)電磁感應(yīng)定律，得E=Ldi／dt，其中：E為L兩端的電壓降；L為電感量；di／dt為電流變化率。顯然要求電流變化率越小，則要求電感量就越大。脈沖電流回路通過電磁感應(yīng)其他電路與大地或機(jī)殼組成的回路產(chǎn)生的干擾信號為共模信號；開關(guān)電源電路中開關(guān)管的集電極與其他電路之間產(chǎn)生很強(qiáng)的電場，電路會(huì)產(chǎn)生位移電流，而這個(gè)位移電流也屬于共模干擾信號。圖1中共模濾波器就是用來抑制共模干擾，使之受到衰減。1．1．2 有源濾波技術(shù)

有源濾波技術(shù)是抑制共模干擾的一種有效方法。該方法從噪聲源出發(fā)而采取的措施(如圖2所示)，其基本思想是設(shè)法從主回路中取出一個(gè)與電磁干擾信號大小相等、相位相反的補(bǔ)償信號去平衡原來的干擾信號，以達(dá)到降低干擾水平的目的。如圖2所示，利用晶體管的電流放大作用，通過把發(fā)射極的電流折合到基極，在基極回路來濾波。R1，C2組成的濾波器使基極紋波很小，這樣射極的紋波也很小。由于C2的容量小于C3，減小了電容的體積。這種方式僅適合低壓小功率電源的情況。另外，在設(shè)計(jì)和選用濾波器時(shí)應(yīng)注意頻率特性、耐壓性能、額定電流、阻抗特性、屏蔽和可靠性。濾波器的安裝位置要恰當(dāng)，安裝方法要正確，才能對干擾起到預(yù)期的濾波作用。1．2 屏蔽技術(shù)和接地技術(shù) 采用屏蔽技術(shù)可以有效地抑制開關(guān)電源的電磁輻射干擾。屏蔽一般分為2種：一種是靜電屏蔽，主要用于防止靜電場和恒定磁場的影響；另一種是電磁屏蔽，主要用于防止交變電場、磁場以及交變電磁場的影響。屏蔽技術(shù)分為對發(fā)出電磁波部位的屏蔽和受電磁波影響的元器件的屏蔽。在開關(guān)電源中，可發(fā)出電磁波的元器件是指變壓器、電感器、功率器件等，通常在其周圍采用銅板或鐵板作為屏蔽，以使電磁波產(chǎn)生衰減。此外，為了抑制開關(guān)電源產(chǎn)生的輻射向外部發(fā)散，為了減少電磁干擾對其他電子設(shè)備的影響，應(yīng)采取整體屏蔽。可完全按照對磁場屏蔽的方法來加工屏蔽罩，然后將整個(gè)屏蔽罩與系統(tǒng)的機(jī)殼和地連接為一體，就能對電磁場進(jìn)行有效的屏蔽。然而在使用整體屏蔽時(shí)應(yīng)充分考慮屏蔽材料的接縫、電線的輸入／輸出端子和電線的引出口等處的電磁泄露，且不易散熱，結(jié)構(gòu)成本大幅度增加等因素。為使電磁屏蔽能同時(shí)發(fā)揮靜電屏蔽的作用，加強(qiáng)屏蔽效果，同時(shí)保障人身和設(shè)備的安全，應(yīng)將系統(tǒng)與大地相連，即為接地技術(shù)。接地是指在系統(tǒng)的某個(gè)選定點(diǎn)與某個(gè)接地面之間建立導(dǎo)電的通路設(shè)計(jì)。這一過程是至關(guān)重要的，將接地和屏蔽正確結(jié)合起來可以更好地解決電磁干擾問題，又可提高電子產(chǎn)品的抗干擾能力。1．3 PCB設(shè)計(jì)技術(shù) 為更好地抑制開關(guān)電源的電磁干擾，其印制電路板(PCB)的抗干擾技術(shù)尤為重要。為減少PCB的電磁輻射和PCB上電路間的串?dāng)_，要非常注意PCB布局、布線和接地。如減少輻射干擾是減小通路面積，減小干擾源和敏感電路的環(huán)路面積，采用靜電屏蔽。而抑制電場與磁場的耦合，應(yīng)盡量增大線間距離。在開關(guān)電源中接地是抑制干擾的重要方法。接地有安全接地、工作接地和屏蔽接地等3種基本類型。地線設(shè)計(jì)應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：交流電源地與直流電源地分開；功率地與弱電地分開；模擬電路與數(shù)字電路的電源地分開；盡量加粗地線。1．4 擴(kuò)頻調(diào)制技術(shù) 對于一個(gè)周期信號尤其是方波來說，其能量主要分布在基頻信號和諧波分量中，諧波能量隨頻率的增加呈級數(shù)降低。由于n次諧波的帶寬是基頻帶寬的n倍，通過擴(kuò)頻技術(shù)將諧波能量分布在一個(gè)更寬的頻率范圍上。由于基頻和各次諧波能量減少，其發(fā)射強(qiáng)度也應(yīng)該相應(yīng)降低。要在開關(guān)電源中采用擴(kuò)頻時(shí)鐘信號，需要對該電源開關(guān)脈沖控制電路輸出的脈沖信號進(jìn)行調(diào)制，形成擴(kuò)頻時(shí)鐘(如圖3所示)。與傳統(tǒng)的方法相比，采用擴(kuò)頻技術(shù)優(yōu)化開關(guān)電源EMI既高效又可靠，無需增加體積龐大的濾波器件和繁瑣的屏蔽處理，也不會(huì)對電源的效率帶來任何負(fù)面影響。

1．5 一次整流電路中加功率因數(shù)校正(PFC)網(wǎng)絡(luò) 對于直流穩(wěn)壓電源，電網(wǎng)電壓通過變壓器降壓后直接通過整流電路進(jìn)行整流，所以整流過程中產(chǎn)生的諧波分量作為干擾直接影響交流電網(wǎng)的波形，使波形畸變，功率因數(shù)偏低。為了解決輸入電流波形畸變和降低電流諧波含量，將功率因數(shù)校正(PFC)技術(shù)應(yīng)用于開關(guān)電源中是非常必要的。PFC技術(shù)使得電流波形跟隨電壓波形，將電流波形校正成近似的正弦波，從而降低了電流諧波含量，改善了橋式整流電容濾波電路的輸入特性，提高了開關(guān)電源的功率因數(shù)。其中無源功率因數(shù)校正電路是利用電感和電容等元件組成濾波器，將輸入電流波形進(jìn)行移相和整形過程來實(shí)現(xiàn)提高功率因數(shù)的。而有源功率因數(shù)校正電路是依據(jù)控制電路強(qiáng)迫輸入交流電流波形跟蹤輸入交流電壓波形的原理來實(shí)現(xiàn)交流輸入電流正弦化，并與交流輸入電壓同步。兩種方法均使功率因數(shù)提高，后者效果更加明顯，但電路復(fù)雜。結(jié)語 本文的設(shè)計(jì)方法正確，仿真結(jié)果正常，克服了傳統(tǒng)方案中所存在的一些問題，使電磁干擾的抑制技術(shù)得到進(jìn)一步優(yōu)化。從開關(guān)電源電磁干擾產(chǎn)生的機(jī)理來看，有多種方式可抑制電磁干擾，除本文中分析的幾種主要方法外，還可以采用光電隔離器、LSA系列浪涌吸收器、軟開關(guān)技術(shù)等。抑制開關(guān)電源的電磁干擾，目的是使其能在各領(lǐng)域得到有效應(yīng)用的同時(shí)，盡量減少電磁污染，實(shí)現(xiàn)了對電磁污染問題的有效治理。而在實(shí)際設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)全面考慮開關(guān)電源的各種電磁干擾，選用多種抑制電磁干擾的方法加以綜合利用，使電磁干擾降到最低，從而提高電子產(chǎn)品的質(zhì)量與可靠性。

第五篇：一級學(xué)科綜合實(shí)驗(yàn)報(bào)告(開關(guān)電源技術(shù))

成績

一級學(xué)科綜合實(shí)驗(yàn)報(bào)告

學(xué) 號： 研究生姓名： 指導(dǎo)教師： 專業(yè)班級： 院（部）：

年 月 日