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電源技術(shù)的創(chuàng)新與發(fā)展
人類(lèi)的經(jīng)濟(jì)活動(dòng)已經(jīng)到了工業(yè)經(jīng)濟(jì)時(shí)代,并正在轉(zhuǎn)入高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)迅猛發(fā)展的時(shí)期。電源是位于市電(單相或三相)與負(fù)載之間,向負(fù)載提供優(yōu)質(zhì)電能的供電設(shè)備,是工業(yè)的基礎(chǔ)。
電源技術(shù)是一種應(yīng)用功率半導(dǎo)體器件,綜合電力變換技術(shù)、現(xiàn)代電子技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)的多學(xué)科的邊緣交叉技術(shù)。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,電源技術(shù)又與現(xiàn)代控制理論、材料科學(xué)、電機(jī)工程、微電子技術(shù)等許多領(lǐng)域密切相關(guān)。目前電源技術(shù)已逐步發(fā)展成為一門(mén)多學(xué)科互相滲透的綜合性技術(shù)學(xué)科。它對(duì)現(xiàn)代通訊、電子儀器、計(jì)算機(jī)、工業(yè)自動(dòng)化、電力工程、國(guó)防及某些高新技術(shù)提供高質(zhì)量、高效率、高可靠性的電源起著關(guān)鍵的作用。
當(dāng)代許多高新技術(shù)均與市電的電壓、電流、頻率、相位和波形等基本參數(shù)的變換與控制相關(guān)。電源技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)這些參數(shù)的精確控制和高效率的處理,特別是能夠?qū)崿F(xiàn)大功率電能的頻率變換,從而為多項(xiàng)高新技術(shù)的發(fā)展提供了有力的支持。因此,電源技術(shù)不但本身是一項(xiàng)高新技術(shù),而且還是其他多項(xiàng)高新技術(shù)的發(fā)展基礎(chǔ)。電源技術(shù)及其產(chǎn)業(yè)的進(jìn)一步發(fā)展必將為大幅度節(jié)約電能、降低材料消耗以及提高生產(chǎn)效率提供重要的手段,并為現(xiàn)代生產(chǎn)和現(xiàn)代生活帶來(lái)深遠(yuǎn)的影響。
電源如今已是非常重要的基礎(chǔ)科技和產(chǎn)業(yè),從日常生活到最尖端的科技,都離不開(kāi)電源技術(shù)的參與和支持,電源技術(shù)也正是在這種環(huán)境中一步步發(fā)展起來(lái)的。
2電源技術(shù)的創(chuàng)新
1947年底晶體管問(wèn)世,隨后不到十年,可控硅整流器(SCR,現(xiàn)稱(chēng)晶閘管)在晶體管漸趨成熟的基礎(chǔ)上問(wèn)世,從而揭開(kāi)了電源技術(shù)長(zhǎng)足發(fā)展的序幕。半個(gè)世紀(jì)以來(lái),電源技術(shù)的發(fā)展不斷創(chuàng)新。
2.1高頻變換是電源技術(shù)發(fā)展的主流
電源技術(shù)的精髓是電能變換,即利用電能變換技術(shù),將市電或電池等一次電源變換成適用于各種用電對(duì)象的二次電源。開(kāi)關(guān)電源在電源技術(shù)中占有重要地位,從20kHz發(fā)展到高穩(wěn)定度、大容量、小體積、開(kāi)關(guān)頻率達(dá)到兆赫級(jí)的高頻開(kāi)關(guān)電源,為高頻變換提供了物質(zhì)基礎(chǔ),促進(jìn)了現(xiàn)代電源技術(shù)的繁榮和發(fā)展。高頻化帶來(lái)的最直接的好處是降低原材料消耗,電源裝置小型化,加快系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)反應(yīng),進(jìn)一步提高電源裝置的效率,有效抑制環(huán)境噪聲污染,并使電源進(jìn)入更廣闊的領(lǐng)域特別是高新技術(shù)領(lǐng)域,進(jìn)一步擴(kuò)展了它的應(yīng)用范圍。
2.2新理論、新技術(shù)的指導(dǎo)
諧振變換、移相諧振、零開(kāi)關(guān)PWM、零過(guò)渡PWM等電路拓?fù)淅碚;功率因?shù)校正、有源箝位、并聯(lián)均流、同步整流、高頻磁放大器、高速編程、遙感遙控、微機(jī)監(jiān)控等新技術(shù),指導(dǎo)了現(xiàn)代電源技術(shù)的發(fā)展。
2.3新器件、新材料的支撐
絕緣柵雙極型晶體管(IGBT)、功率場(chǎng)效應(yīng)晶體管(MOSFET)、智能IGBT功率模塊(IPM)、MOS柵控晶閘管(MCT)、靜電感應(yīng)晶體管(SIT)、超快恢復(fù)二極管、無(wú)感電容器、無(wú)感電阻器、新型鐵氧體、非晶和微晶軟磁合金、納米晶軟磁合金等元器件,裝備了現(xiàn)代電源技術(shù),促進(jìn)產(chǎn)品升級(jí)換代。
2.4控制的智能化
控制電路、驅(qū)動(dòng)電路、保護(hù)電路采用集成組件。控制電路采用全數(shù)字化?刂剖侄斡梦⑻幚砥骱蛦纹瑱C(jī)組成的軟件控制方式,達(dá)到了較高的智能化程度,并且進(jìn)一步提高了電源設(shè)備的可靠性。
2.5電源電路的模塊化、集成化
電源技術(shù)發(fā)展的特點(diǎn)是電源電路的模塊化、集成化。單片電源和模塊電源取代整機(jī)電源,功率集成技術(shù)簡(jiǎn)化了電源的結(jié)構(gòu)。已經(jīng)在通訊、電力獲得廣泛應(yīng)用,并且派生出新的供電體制—分布式供電,使集中供電單一體制走向多元化。
2.6電源設(shè)備的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范
電源設(shè)備要進(jìn)入市場(chǎng),今天的市場(chǎng)已是超越區(qū)域融貫全球的一體化市場(chǎng),必須遵從能源、環(huán)境、電磁兼容、貿(mào)易協(xié)定等共同準(zhǔn)則,電源設(shè)備生產(chǎn)廠家必須接受安全、EMC、環(huán)境、質(zhì)量體系等種種標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范的認(rèn)證。
3電源技術(shù)的發(fā)展
隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,對(duì)電源技術(shù)的要求越來(lái)越高,規(guī)格品種越來(lái)越多,技術(shù)難度越來(lái)越大,涉及的學(xué)術(shù)領(lǐng)域也越來(lái)越廣。特種電源(或稱(chēng)工業(yè)電源)應(yīng)用的對(duì)象具有多樣性、新穎性和復(fù)雜性,要求特種電源設(shè)備不僅要保證內(nèi)在性能的完美,而且要賦于其各式各樣特定的外特性以及和外部的接口方式,這就決定了特種電源技術(shù)必須兼收并蓄眾多學(xué)科的精華,融匯各行各業(yè)的科技成果。特種電源輸入多為交流市電,輸出有直流、交流或脈沖形式。
3.1交流變頻調(diào)速器
交流變頻調(diào)速器電源驅(qū)動(dòng)交流異步電動(dòng)機(jī)實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)調(diào)速,已在電氣傳動(dòng)中占據(jù)越來(lái)越重要的地位,并且已獲得巨大的節(jié)能效果。應(yīng)用于產(chǎn)業(yè)自動(dòng)化,風(fēng)機(jī)、水泵流量控制,細(xì)紗機(jī)、捻紗機(jī)程序控制,恒壓供水可多泵并聯(lián),造紙機(jī)械變頻同步控制。最大功率達(dá)500kW。將交流變頻調(diào)速技術(shù)應(yīng)用于空調(diào)器中,具有舒適、節(jié)能等優(yōu)點(diǎn)。
3.2電解、電鍍電源
電解、電鍍電源要求穩(wěn)流、穩(wěn)壓。電解生產(chǎn)需要消耗巨大的直流電能,由大功率整流設(shè)備供給,采用晶閘管穩(wěn)流、有載調(diào)壓加飽和電抗器穩(wěn)流方式,最大輸出容量3~350V,5~150kA。脈沖電源用作金屬表面電化學(xué)過(guò)程,輸出容量0~100V,10~4000A。逆變式真空離子鍍膜電源性能的優(yōu)劣直接影響鍍膜性能的高低。
3.3高頻逆變式整流焊機(jī)電源
高頻逆變式整流焊機(jī)電源是一種高性能、高效率、省材料的新型焊機(jī)電源,代表了當(dāng)今焊機(jī)電源的發(fā)展方向。由于焊機(jī)電源的工作條件惡劣,頻繁地處于短路、燃弧、開(kāi)路交替變化之中,因此高頻逆變式整流焊機(jī)電源的工作可靠性成為關(guān)鍵問(wèn)題。額定焊接電流可達(dá)500A。多用等離子體切割焊機(jī)切割電流達(dá)20~90A,焊接電流為5~320A。
3.4中頻感應(yīng)加熱電源
中頻感應(yīng)加熱電源可廣泛應(yīng)用于各行業(yè)的金屬熔煉,表面誶火處理以及透熱彎管等領(lǐng)域。至今仍主要采用快速或高頻晶閘管,頻率為500~80000Hz,功率為100~3000kW,與國(guó)外產(chǎn)品相比有一定差距。
3.5電力操作電源
電力操作電源是為發(fā)電廠、水電站及500kV、220kV、110kV、35kV等各類(lèi)變電站提供直流的電源設(shè)備,包括供給斷路器分合閘及二次回路的儀器儀表、繼電保護(hù)、控制、應(yīng)急燈光照明等各類(lèi)低壓電器設(shè)備用電。最大輸出電壓315V,最大輸出電流120A。
3.6正弦波逆變電源
正弦波逆變電源要求高精度穩(wěn)壓、穩(wěn)頻、并要求波形品質(zhì)。400Hz中頻逆變電源三相容量30~90kVA,穩(wěn)壓精度2%,穩(wěn)頻精度0.1%,波形失真小于3%,能適應(yīng)各種負(fù)載。同時(shí)發(fā)展了郵電通訊專(zhuān)用逆變電源,電力系統(tǒng)、發(fā)電廠及直流電池屏專(zhuān)用逆變電源,車(chē)船載逆變電源,太陽(yáng)能及風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)專(zhuān)用逆變電源等。
3.7大功率高頻高壓直流電源
大功率高頻高壓直流電源得到廣泛的應(yīng)用,如工業(yè)上用于環(huán)保的靜電除塵、污水處理、激光器等。醫(yī)學(xué)方面用于X光機(jī)、CT等大型設(shè)備。科研上用于高能物理、等離子體物理。軍事上雷達(dá)發(fā)射器。最高電壓可達(dá)800kV。
3.8熒光燈鎮(zhèn)流器
電子鎮(zhèn)流器的核心是一個(gè)高頻發(fā)生器。當(dāng)熒光燈工作在幾千赫的較高頻率下,將燈和高頻電路匹配,能夠較大幅度地提高光效而達(dá)到節(jié)能目的。功率因數(shù)提高到接近1的水平。
3.9動(dòng)態(tài)靜止無(wú)功補(bǔ)償裝置
動(dòng)態(tài)靜止無(wú)功補(bǔ)償裝置在電壓等級(jí)、裝置容量上不斷提高,實(shí)現(xiàn)了全數(shù)字化計(jì)算機(jī)控制,我國(guó)已在鋼廠等企業(yè)得到了成功應(yīng)用,取得了較大的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。
由上述可見(jiàn),電源技術(shù)的創(chuàng)新,促進(jìn)電源技術(shù)迅速發(fā)展,它將為生產(chǎn)和科技進(jìn)步做出更大的貢獻(xiàn),可以預(yù)言,電源技術(shù)和電源設(shè)備將成為新世紀(jì)的主導(dǎo)技術(shù)和主流產(chǎn)品。
電子產(chǎn)品的質(zhì)量是技術(shù)性和可靠性?xún)煞矫娴木C合。電源作為一個(gè)電子系統(tǒng)中重要的部件,其可靠性決定了整個(gè)系統(tǒng)的可靠性,開(kāi)關(guān)電源由于體積小,效率高而在各個(gè)領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用,如何提高它的可靠性是電力電子技術(shù)的一個(gè)重要方面.
1 開(kāi)關(guān)電源電氣可靠性工程設(shè)計(jì)技術(shù)
1.1 供電方式的選擇
供電方式一般分為:集中式供電系統(tǒng)和分布式供電,F(xiàn)代電力電子系統(tǒng)一般采用采用分布式供電系統(tǒng),以滿(mǎn)足高可靠性設(shè)備的要求。
1.2 電路拓?fù)涞倪x擇
開(kāi)關(guān)電源一般采用單端正激式、單端反激式、雙管正激式、雙單端正激式、雙正激式、推挽式、半橋、全橋等八種拓?fù)。其中雙管正激式、雙正激式和半橋電路的開(kāi)關(guān)管承壓僅為輸入電源電壓,60%降額時(shí)選用600 V的開(kāi)關(guān)管比較容易,而且不會(huì)出現(xiàn)單向偏磁飽和的問(wèn)題,這三種拓?fù)湓诟邏狠斎腚娐分械玫綇V泛的應(yīng)用。
1 .3 功率因數(shù)校正技術(shù)
開(kāi)關(guān)電源的諧波電流污染電網(wǎng),干擾了其它共網(wǎng)設(shè)備,還可能會(huì)使采用三相四線制的中線電流過(guò)大,引發(fā)事故,解決途徑之一是采用具有功率因素校正技術(shù)的開(kāi)關(guān)電源。
1.4 控制策略的選擇
在中小功率的電源中,電流型PWM控制是大量采用的方法,在 DC-DC變換器中輸出紋波可以控制在10 mV,優(yōu)于電壓型控制的常規(guī)電源。
硬開(kāi)關(guān)技術(shù)因開(kāi)關(guān)損耗的限制,開(kāi)關(guān)頻率一般在350 kHz以下;軟開(kāi)關(guān)技術(shù)是使開(kāi)關(guān)器件在零電壓或零電流狀態(tài)下開(kāi)關(guān),實(shí)現(xiàn)開(kāi)關(guān)損耗為零,從而可將開(kāi)關(guān)頻率提高到兆赫級(jí)水平,此技術(shù)主要應(yīng)用于大功率系統(tǒng),小功率系統(tǒng)中較少見(jiàn)。
1.5 元器件的選用
因?yàn)樵骷苯記Q定了電源的可靠性,所以元器件的選用是非常重要。元器件的失效主要集中在以下四點(diǎn):制造質(zhì)量問(wèn)題、器件可靠性的問(wèn)題、設(shè)計(jì)問(wèn)題、損耗問(wèn)題。在使用中應(yīng)對(duì)此予以足夠重視。
1.6 保護(hù)電路
為使電源能在各種惡劣環(huán)境下可靠地工作,應(yīng)在設(shè)計(jì)時(shí)加入多種保護(hù)電路,如防浪涌沖擊、過(guò)欠壓、過(guò)載、短路、過(guò)熱等保護(hù)電路。
2 電磁兼容性(EMC)設(shè)計(jì)技術(shù)
開(kāi)關(guān)電源多采用脈沖寬度調(diào)制(PWM)技術(shù),脈沖波形呈矩形,其上升沿與下降 沿包含大量的諧波成分,另外輸出整流管的反向恢復(fù)也會(huì)產(chǎn)生電磁干擾(EMI),這是影響可靠性的不利因素,這使得系統(tǒng)具有電磁兼容性成為重要問(wèn)題。
如圖1所示,產(chǎn)生電磁干擾有三個(gè)必要條件:干擾源、傳輸介質(zhì)、敏感接收單元,EMC設(shè)計(jì)就是破壞這三個(gè)條件中的一個(gè)。
對(duì)于開(kāi)關(guān)電源而言,主要是抑制干擾源,干擾源集中在開(kāi)關(guān)電路與輸出整流電路。采用的技術(shù)包括濾波技術(shù)、布局與布線技術(shù)、屏蔽技術(shù)、接地技術(shù)、密封技術(shù)等技術(shù)。
3 電源設(shè)備可靠性熱設(shè)計(jì)技術(shù)
統(tǒng)計(jì)資料表明電子元器件溫度每升高2 ℃,可靠性下降10 %;溫升50 ℃時(shí)的壽命只有溫升25 ℃時(shí)的1/6。除了電應(yīng)力之外,溫度是影響設(shè)備可靠性最重要的因素。
這就需要在技術(shù)上采取措施限制機(jī)箱及元器件的溫升,這就是熱設(shè)計(jì)。熱設(shè)計(jì)的原則,一是減少發(fā)熱量,即選用更優(yōu)的控制方式和技術(shù),如移相控制技術(shù)、同步整流技術(shù)等技術(shù),另外就是選用低功耗的器件,減少發(fā)熱器件的數(shù)目,加大粗印制線的寬度,提高電源的效率。二是加強(qiáng)散熱,即利用傳導(dǎo)、輻射、對(duì)流技術(shù)將熱量轉(zhuǎn)移,這包括散熱器設(shè)計(jì)、風(fēng)冷(自然對(duì)流和強(qiáng)迫風(fēng)冷)設(shè)計(jì)、液冷(水、油)設(shè)計(jì)、熱電致冷設(shè)計(jì)、熱管設(shè)計(jì)等。
強(qiáng)迫風(fēng)冷的散熱量比自然冷卻大十倍以上,但是要增加風(fēng)機(jī)、風(fēng)機(jī)電源、聯(lián)鎖裝置等,在設(shè)計(jì)中要根據(jù)實(shí)際情況選取散熱方式。
4 安全性設(shè)計(jì)技術(shù)
對(duì)于電源而言,安全性歷來(lái)被確定為最重要的性能,不安全的產(chǎn)品不但不能完成規(guī)定的功能,而且還有可能發(fā)生嚴(yán)重事故,甚至造成機(jī)毀人亡的巨大損失。為保證產(chǎn)品具有相當(dāng)高的安全性,必須進(jìn)行安全性設(shè)計(jì)。電源產(chǎn)品安全性設(shè)計(jì)的內(nèi)容包括防止電危險(xiǎn)、過(guò)熱危險(xiǎn)。
對(duì)于商用設(shè)備市場(chǎng),具有代表性的安全標(biāo)準(zhǔn)有UL、CSA、VDE等,內(nèi)容因用途而異,容許泄漏電流在0.5~5mA之間,我國(guó)用軍標(biāo)準(zhǔn)GJB1412規(guī)定的泄漏電流小于5 mA。電源設(shè)備對(duì)地泄漏電流的大小取決于EMI濾波器的Y電容的容量,如圖二所示。從EMI濾波器角度出發(fā)Y電容的容量越大越好,但從安全性角度出發(fā)Y電容的容量越小越好,Y電容的容量根據(jù)安全標(biāo)準(zhǔn)來(lái)決定。根據(jù)GJB151A,50 Hz設(shè)備小于0.1 μF,400Hz設(shè)備小于0.02 μF。若X電容器的安全性能欠佳,電網(wǎng)瞬態(tài)尖峰出現(xiàn)時(shí)可能被擊穿,它的擊穿不危及人身安全,但會(huì)使濾波器喪失濾波功能。
5 三防設(shè)計(jì)技術(shù)
三防設(shè)計(jì)是指防潮設(shè)計(jì)、防鹽霧設(shè)計(jì)和防霉菌設(shè)計(jì)。凡應(yīng)用我國(guó)長(zhǎng)江以南、沿海地區(qū)以及軍用電源均應(yīng)進(jìn)行三防設(shè)計(jì)。
電子設(shè)備的表面在潮濕的海洋大氣中會(huì)吸附一層很薄的濕水層,即水膜,但水膜達(dá)到20~30分子層厚時(shí),就形成化學(xué)腐蝕所必須的電解質(zhì)膜,這種富含鹽分的電解質(zhì)對(duì)裸露的金屬表面具有很強(qiáng)的腐蝕活性。另外溫度突變,在空氣中產(chǎn)生露點(diǎn),會(huì)使印制線間絕緣電阻下降、元器件發(fā)霉,產(chǎn)生銅綠、引腳被腐蝕斷裂等情況。
濕熱環(huán)境為霉菌的滋生提供了有利條件。霉菌以電子設(shè)備中的有機(jī)物為養(yǎng)料,吸附水分并分泌有機(jī)酸,破壞絕緣,引發(fā)短路,加速金屬腐蝕。
在工程上,可以選用耐蝕材料,再通過(guò)鍍、涂或化學(xué)處理即通過(guò)對(duì)電子設(shè)備及零部件的表現(xiàn)覆蓋一屋金屬或非金屬保護(hù)膜,使之與周?chē)橘|(zhì)隔離,從而達(dá)到防護(hù)的目的。在結(jié)構(gòu)上采用密封或半密封形式來(lái)隔絕外部不利環(huán)境。對(duì)印制板及組件表現(xiàn)涂覆專(zhuān)用三防清漆可以有效避免導(dǎo)線之間的電暈、擊穿,提高電源的可靠性。變壓器應(yīng)進(jìn)行浸漆,端封,以防潮氣進(jìn)入引發(fā)短路事故。
三防設(shè)計(jì)與電磁屏蔽往往是矛盾的。如果三防設(shè)計(jì)優(yōu)異就具有良好的電氣絕緣性,而電氣絕緣的外殼就沒(méi)有好的屏蔽效果,這兩方面需綜合考慮。
在整機(jī)設(shè)計(jì)中,應(yīng)充分考慮屏蔽與接地要求,采取合理的工藝,保證有電接觸的表面長(zhǎng)期導(dǎo)通。
6 抗振性設(shè)計(jì)技術(shù)
振動(dòng)也是造成電源故障的一個(gè)重要原因。在振動(dòng)試驗(yàn)中常發(fā)生鉭電容和鋁電解電容器引線被振斷情況,這些就要求加固設(shè)計(jì)。一般可以用硅膠固定鉭電容,給高度超過(guò)25cm和直徑超過(guò)12cm的鋁電解電容器加裝固定夾,給印制板加裝肋條。
7 結(jié)束語(yǔ)
以上建議只是適用于工業(yè)品和軍品電源,對(duì)于商業(yè)級(jí)產(chǎn)品可以在某些方面作出不同的選擇?傊娫丛O(shè)備可靠性的高低,不僅跟電氣設(shè)計(jì),而且跟裝配、工藝、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、加工質(zhì)量等各方面有關(guān)?煽啃允且栽O(shè)計(jì)為基礎(chǔ),在實(shí)際工程應(yīng)用上,還應(yīng)通過(guò)各種試驗(yàn)取得反饋數(shù)據(jù)來(lái)完善設(shè)計(jì),進(jìn)一步提高電源的可靠性。
開(kāi)關(guān)電源的特征就是產(chǎn)生強(qiáng)電磁噪聲,若不加嚴(yán)格控制,將產(chǎn)生極大的干擾。下面介紹的技術(shù)有助于降低開(kāi)關(guān)電源噪聲,能用于高靈敏度的模擬電路。
1電路和器件的選擇
一個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)是保持dv/dt和di/dt在較低水平,有許多電路通過(guò)減小dv/dt和/或di/dt來(lái)減小輻射,這也減輕了對(duì)開(kāi)關(guān)管的壓力,這些電路包括ZVS(零電壓開(kāi)關(guān))、ZCS(零電流開(kāi)關(guān))、共振模式.(ZCS的一種)、SEPIC(單端初級(jí)電感轉(zhuǎn)換器)、CK(一套磁結(jié)構(gòu),以其發(fā)明者命名)等。
減小開(kāi)關(guān)時(shí)間并非一定就能引起效率的提高,因?yàn)榇判栽腞F振蕩需要強(qiáng)損耗的緩沖,最終可以觀察到不斷減弱的回程。使用軟開(kāi)關(guān)技術(shù),雖然會(huì)稍微降低效率,但在節(jié)省成本和濾波/屏蔽所占用空間方面有更大的好處。
2阻尼
為了保護(hù)開(kāi)關(guān)管免受由于寄生參數(shù)等因素引起的振蕩尖峰電壓的沖擊常需要阻尼。阻尼器連到有問(wèn)題的線圈上,這也可以減小發(fā)射。
阻尼器有多種類(lèi)型:從EMC角度看,RC阻尼器通常在EMC上是最好的,但比其他的發(fā)熱多一些。權(quán)衡各方面的利弊,在緩沖器中應(yīng)謹(jǐn)慎使用感性電阻。
3磁性元件有關(guān)問(wèn)題及解決方案
特別需注意的是電感和變壓器的磁路要閉合。例如,用環(huán)形或無(wú)縫磁芯,環(huán)形鐵粉芯適合于存儲(chǔ)磁能的場(chǎng)合,若在磁環(huán)上開(kāi)縫,則需一個(gè)完全短路環(huán)來(lái)減小寄生泄漏磁場(chǎng)。
初級(jí)開(kāi)關(guān)噪聲會(huì)通過(guò)隔離變壓器的線圈匝間電容注入到次級(jí),在次級(jí)產(chǎn)生共模噪聲,這些噪聲電流難以濾除,而且由于流過(guò)路徑較長(zhǎng),便會(huì)產(chǎn)生發(fā)射現(xiàn)象。
一種很有效的技術(shù)是將次級(jí)地用小電容連接到初級(jí)電源線上,從而為這些共模電流提供一條返回路徑,但要注意安全,千萬(wàn)別超出安全標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)明的總的泄漏地電流,這個(gè)電容也有助于次級(jí)濾波器更好的工作。
線圈匝間屏蔽(隔離變壓器內(nèi))可以更有效地抑制次級(jí)上感應(yīng)的初級(jí)開(kāi)關(guān)噪聲。雖然也曾有過(guò)五層以上的屏蔽,但三層屏蔽更常見(jiàn)?拷跫(jí)線圈的屏蔽通常連到一次電源線上,靠近次級(jí)線圈的屏蔽經(jīng)常連到公共輸出地(若有的話),中間屏蔽體一般連到機(jī)殼。在樣機(jī)階段最好反復(fù)實(shí)驗(yàn)以找到線圈匝間屏蔽的最好的連接方式。
以上兩項(xiàng)技術(shù)也能減小輸入端上感應(yīng)的次級(jí)開(kāi)關(guān)噪聲。適當(dāng)大小的輸出電感可以將次級(jí)交流波形變成半正弦波,因此可以顯著地減小變壓器繞組間噪聲(直流紋波).
4散熱器
散熱器與集電極或TO247功率器件的漏極之間有50pF的電容,因此可以產(chǎn)生很強(qiáng)的發(fā)射。僅僅直接地把散熱片連到機(jī)殼,這只是把噪聲引向大地,很可能不能減小總體發(fā)射水平。
較好的做法是:把它們連到一恰當(dāng)?shù)碾娐方Y(jié)點(diǎn)——一次整流輸出端,但要注意安全要求。具有屏蔽作用的絕緣隔離片可以連接到開(kāi)關(guān)管上,把它們屏蔽內(nèi)層接至一次整流端,散熱片要么懸浮要么連到機(jī)殼。
散熱片也可以通過(guò)電容連到有危險(xiǎn)電壓的線上,電容的引線和PCB軌線構(gòu)成的電感可能會(huì)與電容“諧振”,這可對(duì)解決某些特殊頻率上的問(wèn)題特別有效。應(yīng)該在樣機(jī)上多次試驗(yàn),最終找到散熱片的最佳安裝方法。
5整流器件
用于一次電源上的整流器和二次整流器,因?yàn)槠浞聪螂娏,可以引起大量的噪聲,最好使用快速軟開(kāi)關(guān)型號(hào)的器件。
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