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3D打印機(jī)電源等開(kāi)關(guān)電源為什么會(huì)產(chǎn)生emi,有什么抑制方法嗎?(三)

來(lái)源:   發(fā)布時(shí)間:2019-05-29   點(diǎn)擊量:1158

3D打印機(jī)電源等開(kāi)關(guān)電源為什么會(huì)產(chǎn)生emi,有什么抑制方法嗎?(三)

通過(guò)前面的幾篇文章已經(jīng)介紹了3D打印機(jī)電源等開(kāi)關(guān)電源為什么會(huì)產(chǎn)生emi,主要從噪聲上和元件上來(lái)分別介紹,本文就來(lái)接著說(shuō)怎么抑制他們的方法。

3D打印機(jī)電源等開(kāi)關(guān)電源的電磁兼容的三要素是干擾源、耦合通路和敏感體,抑制以上任何一項(xiàng)都可以減少電磁干擾問(wèn)題。3D打印機(jī)電源等開(kāi)關(guān)電源工作在高電壓大電流的高頻開(kāi)關(guān)狀態(tài)時(shí),其引起的電磁兼容性問(wèn)題是比較復(fù)雜的。但是,仍符合基本的電磁干擾模型,可以從三要素入手尋求抑制電磁干擾的方法。

為了解決輸入電流波形畸變和降低電流諧波含量,3D打印機(jī)電源等開(kāi)關(guān)電源需要使用功率因數(shù)校正(PFC)技術(shù)。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,同時(shí)也提高了開(kāi)關(guān)電源的功率因數(shù)。

軟開(kāi)關(guān)技術(shù)是減小開(kāi)關(guān)器件損耗和改善開(kāi)關(guān)器件電磁兼容特性的重要方法。開(kāi)關(guān)器件開(kāi)通和關(guān)斷時(shí)會(huì)產(chǎn)生浪涌電流和尖峰電壓,這是開(kāi)關(guān)管產(chǎn)生電磁干擾及開(kāi)關(guān)損耗的主要原因。使用軟開(kāi)關(guān)技術(shù)使開(kāi)關(guān)管在零電壓、零電流時(shí)進(jìn)行開(kāi)關(guān)轉(zhuǎn)換可以有效地抑制電磁干擾。使用緩沖電路吸收開(kāi)關(guān)管或高頻變壓器初級(jí)線圈兩端的尖峰電壓也能有效地改善電磁兼容特性。

輸出整流二極管的反向恢復(fù)問(wèn)題可以通過(guò)在輸出整流管上串聯(lián)一個(gè)飽和電感來(lái)抑制,
實(shí)際使用中,在輸出整流二極管導(dǎo)通時(shí),使飽和電感工作在飽和狀態(tài)下,相當(dāng)于一段導(dǎo)線;當(dāng)二極管關(guān)斷反向恢復(fù)時(shí),使飽和電感工作在電感特性狀態(tài)下,阻礙了反向恢復(fù)電流的大幅度變化,從而抑制了它對(duì)外部的干擾。


切斷電磁干擾傳輸途徑——共模、差模電源線濾波器設(shè)計(jì)
3D打印機(jī)電源等開(kāi)關(guān)電源線干擾可以使用電源線濾波器濾除,3D打印機(jī)電源等開(kāi)關(guān)電源EMI濾波器基本電路。一個(gè)合理有效的開(kāi)關(guān)電源EMI濾波器應(yīng)該對(duì)電源線上差模干擾和共模干擾都有較強(qiáng)的抑制作用。差模濾波元件和共模濾波元件分別對(duì)差模和共模干擾有較強(qiáng)的衰減作用。

共模電感L1是在同一個(gè)磁環(huán)上由繞向相反、匝數(shù)相同的兩個(gè)繞組構(gòu)成。通常使用環(huán)形磁芯,漏磁小,效率高,但是繞線困難。當(dāng)市網(wǎng)工頻電流在兩個(gè)繞組中流過(guò)時(shí)為一進(jìn)一出,產(chǎn)生的磁場(chǎng)恰好抵消,使得共模電感對(duì)市網(wǎng)工頻電流不起任何阻礙作用,可以無(wú)損耗地傳輸。如果市網(wǎng)中含有共模噪聲電流通過(guò)共模電感,這種共模噪聲電流是同方向的,流經(jīng)兩個(gè)繞組時(shí),產(chǎn)生的磁場(chǎng)同相疊加,使得共模電感對(duì)干擾電流呈現(xiàn)出較大的感抗,由此起到了抑制共模干擾的作用。L1的電感量與EMI濾波器的額定電流I有關(guān)。

實(shí)際使用共模電感兩個(gè)電感繞組由于繞制工藝的問(wèn)題會(huì)存在電感差值,不過(guò)這種差值正好被利用作差模電感。所以,一般電路中不必再設(shè)置獨(dú)立的差模電感了。共模電感的差值電感與電容CX1及CX2構(gòu)成了一個(gè)∏型濾波器。這種濾波器對(duì)差模干擾有較好的衰減。

除了共模電感以外,電容CY1及CY2也是用來(lái)濾除共模干擾的。共模濾波的衰減在低頻時(shí)主要由電感器起作用,而在高頻時(shí)大部分由電容CY1及CY2起作用。電容CY的選擇要根據(jù)實(shí)際情況來(lái)定,由于電容CY接于電源線和地線之間,承受的電壓比較高,所以,需要有高耐壓、低漏電流特性。計(jì)算電容CY漏電流的公式是
ID=2πfCYVcY  式中:ID為漏電流;f為電網(wǎng)頻率。

差模干擾抑制器通常使用低通濾波元件構(gòu)成,最簡(jiǎn)單的就是一只濾波電容接在兩根電源線之間而形成的輸入濾波電,只要電容選擇適當(dāng),就能對(duì)高頻干擾起到抑制作用。該電容對(duì)高頻干擾阻抗甚底,故兩根電源線之間的高頻干擾可以通過(guò)它,它對(duì)工頻信號(hào)的阻抗很高,故對(duì)工頻信號(hào)的傳輸毫無(wú)影響。該電容的選擇主要考慮耐壓值,只要滿(mǎn)足功率線路的耐壓等級(jí),并能承受可預(yù)料的電壓沖擊即可。為了避免放電電流引起的沖擊危害,CX電容容量不宜過(guò)大,一般在0.01~0.1μF之間。電容類(lèi)型為陶瓷電容或聚酯薄膜電容。

使用屏蔽降低電磁敏感設(shè)備的敏感性
抑制輻射噪聲的有效方法就是屏蔽??梢杂脤?dǎo)電性能良好的材料對(duì)電場(chǎng)進(jìn)行屏蔽,用磁導(dǎo)率高的材料對(duì)磁場(chǎng)進(jìn)行屏蔽。為了防止變壓器的磁場(chǎng)泄露,使變壓器初次級(jí)耦合良好,可以利用閉合磁環(huán)形成磁屏蔽,如罐型磁芯的漏磁通就明顯比E型的小很多。開(kāi)關(guān)電源的連接線,電源線都應(yīng)該使用具有屏蔽層的導(dǎo)線,盡量防止外部干擾耦合到電路中?;蛘呤褂么胖?、磁環(huán)等EMC元件,濾除電源及信號(hào)線的高頻干擾,但是,要注意信號(hào)頻率不能受到EMC元件的干擾,也就是信號(hào)頻率要在濾波器的通帶之內(nèi)。整個(gè)開(kāi)關(guān)電源的外殼也需要有良好的屏蔽特性,接縫處要符合EMC規(guī)定的屏蔽要求。通過(guò)上述措施保證3D打印機(jī)電源等開(kāi)關(guān)電源既不受外部電磁環(huán)境的干擾也不會(huì)對(duì)外部電子設(shè)備產(chǎn)生干擾。

在開(kāi)關(guān)電源體積越來(lái)越小,功率密度越來(lái)越大的趨勢(shì)下。EMI/EMC問(wèn)題成為了3D打印機(jī)電源等開(kāi)關(guān)電源穩(wěn)定性的一個(gè)關(guān)鍵因素,也是一個(gè)最容易忽視的方面。3D打印機(jī)電源等開(kāi)關(guān)電源的EMI抑制技術(shù)在開(kāi)關(guān)電源設(shè)計(jì)中占有很重要的位置。實(shí)踐證明,EMI問(wèn)題越早考慮、越早解決,費(fèi)用越小、效果越好。如果想了解更多內(nèi)容請(qǐng)持續(xù)關(guān)注成良官網(wǎng)。




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