
1小重量轻效率高的优点,且市场上已有成品开关电源集成控制模块,使电源设计调试简化许多,所以,在大多数的电子设备计算机电视机及各种控制系统中得到了广泛的应用。然而,开关电源自身产生扰随着开关频率的提高输出功率的增大而明显地增强,对电子设备的正常运行构成了潜在的威胁。因此,只有提高开关电源的电磁兼容性,才能使开关电源在那些对电源噪声指标有严格要求的场合下被采用。
1开关电源产生噪声的原因开关电源的种类很多,按变换器的电路结构可分为串并联式和直流变换式两种;按激励方式可分为自激和它激两种;按开关管的组合可分为桥式半桥式推挽式等。但无论何种类型的开关电源都是利用半导体器件的开和关工作的,并以开和关的时间比来控制输出电压的高低。由于它通常在2012以上的开关频率下工作,所以电源线路内的心心心心很大,产生很大的浪涌电压浪涌电流和其它各种噪声。它们通过电源线以共模或差模方式向外传导,同时还向周围空间辐射噪声。1给出了种典型的开关电源电路1.1次整流回路的噪声在次整流回路中整流极管广队只有在脉要原因及产生噪声的回路和部件,给出了相应的动电压超过心的充电电压的瞬间电流才从电源输入侧流入。所以,次整流回路产生高次畸变波,形成噪声。
1.2开关回路的噪声是电磁辐射。电源在工作时,开关管了处于高频率通断状态,在由脉冲变压器初级线圈1开关管71和滤波器构成的高频电流环路中,可能会产生较大的空间辐射噪声。如果的滤波不足,则高频电流还会以差模方式传导到交流电源中去。是感性负载引起的浪涌电压。在开关回路中开关管7的负载是脉冲变压器的初级线圈,是感性负载,所以开关管在通断时,在脉冲变压器的初级线圈的两端会出现较高的浪涌电压,很可能造成与此同回路的电子器件优其是开关管7的损坏。
1.3次整流回路的噪声是电磁辐射。电源在工作时,整流极管,也处于高频通断状态,由脉冲变压器次级线圈12整流极管,和滤波电容心构成了高频开关电流环路,可能向空间辐射噪声。如果电容,滤波不足,则高频电流将以差模形式混在输出直流电压上,影响负载电路的正常工作。是浪涌电流。硅极管在正向导通时结内的电荷被积累,极管加反向电压时积累,在开关转换时频率很高,即由导通转变为截止的时间很短,在短时间内要让存储电荷消失就产生反电流的浪涌。由于直流输出线路中的分布电容分布电感的存在,使因浪涌引起的千扰成为高频衰减振荡。
1.4控制回路的噪声控制回路中的脉冲控制信号是主要的噪声源。
1.5分布电容引起的噪声是的作用。散热片尺与开关管71的集电极间虽然有绝缘垫片,但由于其接触面较大,绝缘垫较薄,因此两者之间的分布电容心在高频时不能忽略。
因此高频电流会通过0,流到散热片上,再流到机壳地,最终流到与机壳地相连的交流电源的保护地线中,以产生共模辖射。是的作用。脉冲变压器主频电压直接耦合到副边上去,在副边用作直流输出的两条电源线上产生同相位的共模噪声。
2开关电源的电磁兼容性设计抑制开关电源的噪声可采取方面的技术。
是减小干扰源的干扰能量;是破坏干扰路径;是采用屏蔽。
2.1减小千扰源能量由于开关电源的千扰源是不可能消除的,所以减小干扰源的能量就显得非常必要。般采取的措施有0并接旦;电路。在开关管71两端加尺0 4接线与减少耦合电容原理化实物吸收电路,2.在次整流回路中的整流极管,两端加只吸收电路,2知,抑制浪涌电压。2串接可饱和磁芯线圈。在次整流回路中,与整流极管06串接带可饱和磁芯的线圈,如芯饱和,电感量很小,不会影响电路正常工作;旦电流要反向流过时,磁芯线圈将产生很大的反电势,阻止反向电流的上升,因此将它与极管06串联就能有效地抑制极管05的反向浪涌电流。目前已有超小型非晶型磁环成品,可以直接套在极管的正极引线上,使用方便。
吸收电路L1开关管并接,吸收回路接入只0吸收回路和可饱和磁芯2.2破坏干扰路径是针对开关电源中分布电容引起的电场噪声采取措施。主要抗干扰措施有4减少开关管集电极和散热片之间的耦合电容选用低介电常数的材料作绝缘垫,加厚垫片的厚度,并采用静电屏蔽的方法,3.般开关管的外壳是集电极,在集电极和散热片之间垫上层夹心绝缘物,即绝缘物中间夹层铜箔,作为静电屏蔽层,接在输入直流,地上,散热片仍接在机壳地上,这样将大大减少集电极与散热片之间的耦合电容,也就减少了它们之间的电场耦合。3是减少,的原理,屏蔽层将0,分成,1和,2的串联形式,3作是实物。0减少脉冲变压器的分布电容。在次侧和次侧间加静电屏蔽层,屏蔽层应尽量靠近发射极并接地,这样将耦合电容心也分成1和2的串联形式,4,减少了次侧的电场的耦合干扰。是针对开关电源通过电源线向外传输噪声的特点采取措施,即采用滤波技术破坏干扰。采用的滤波技术有1交流侧滤波。开关电源的交流电源线输入端插入共模和差模滤波器,防止开关电源的共模和差模噪声传递到电源线中,影响电网中其它用电设备,同时也抑制来自电网的噪声。交流侧滤波器54,其中1用于抑制差模噪声,般取70,4,61取抑制共模噪声,般取131也,取20006800pF,对抑制150kHz以上的共摸噪声有效。对于具体的开关电路要对其上述元件的参数进行调试确定。
2直流侧滤波。在开关电源的直流输出侧插入5 6的电源滤波器,它由共模扼流圈12,扼流圈13和电容,心组成。为了防止磁芯在较大的磁场强度下饱和而使扼流圈失去作用,扼流圈的磁芯必须采用高频特性好且饱和磁场强度大的恒磁芯。
开关电源输出,直流负载直流侧滤波电路5滤波电路吓转第32页据幻和以幻的值直接查程序存储器内的模糊控制总或进行积分运算得到模糊控制增量。最后,对加入或不加入的模糊控制增量采用最大隶属度原则进行模糊判决,选择适当的比例因子得到控制增量4,计算+1!的值,即可得,时刻的控制量。该值可通过0人总线传送给其它智能单元,进行0入转换后即可控制现场设备或上位机做进步的处理以协调整个系统各控制单元的正常有效的运行。智能控制单元在处理以上任务的同时还要完成与0人总线数据通信和对现场设备的状态显与报警。由离线方式计算出的模糊控制总可以直接以矩阵的形式写入芯片内部程序存储器,其软件设计流程4.
了纯模糊控制算法和加入积分环节相结合的方案,在系统响应偏离平衡点较远时,只有模糊控制的作用,响应速度很快,曲线斜率大;而当响应接近平衡点且有偏离趋势时,由于加入积分环节,曲线变化速率变慢,几次作用后,系统响应最后在平衡点附近稳定或4仿真实验针对以上描述的模糊控制算法和控制系统设计思想,我们选择某被控系统做了仿真实验。该被控系统的传递函数为6,术;把智能控制与现场总线结合起来是以后工程控制中的主要应用方向。从整个控制系统的设计过程和仿真结果来看,系统的硬件结构相对比较简单,软件实现方便,系统控制效果理想,实时性好。
递函数可以看出,该系统非线性较强纯滞后大13;1何平,王鸿绪。模糊控制器的设计与应用。北京科学对纯,10控制算法和本论文讨论的模糊控制算法的出版社,1997阶跃响应曲线5.
和,=7情况下采用模糊控制算法的系统响应曲线。
从系统控制响应曲线2来看,由于该模糊控制器采用2王毅峰,李令奇。基于,人总线的分布式数据采集与控制系统。工业控制计算机,200053王俊普。智能控制。合肥中国科学技术大学出版社,1996 4吕其恒。模糊自校正流量控制系统。电子技术应用,1999;25败稿日期20001018让接第29页2.3屏蔽抑制辐射噪声的有效方法是屏蔽。用导电良好的材料对电场屏蔽,用导磁率高的材料对磁场屏蔽。为了防止脉冲变压器的磁场泄露,可利用闭合磁环形成磁屏蔽,对整个开关电源要进行屏蔽。在屏蔽时应考虑散热和通风问,屏蔽盒上的通风孔最好为圆形,接缝处最好焊接,以保证电磁的连续性。
开关电源的电磁兼容性设计考虑的因素还很多,如印制板的制作元器件的布局以及各种电源线信号线的捆扎配置等,有许多工作要做。全面抑制开关电源的各种噪声会大大提高开关电源的电磁兼容性,使开关电源得到更广泛的应用。