高频开关电源的干扰及抑制.docVIP

网络教育学院 《电源技术》课 程 设 计 题 目： 高频开关电源的干扰及抑制 学习中心： 层 次： 专 业： 年 级： 学 号： 学 生： 程剑 指导教师： 完成日期： 年 月 日 目 录 设计简介及要求 1 1 高频开关电源的干扰原理分析 1 1.1 高频开关电源工作原理 1 1.2 高频开关电源干扰的来源 2 1.3 高频开关电源干扰的存在形式及危害 2 2 高频开关电源干扰的抑制技术 2 2.1 滤波技术 2 2.2 屏蔽技术 3 2.3 软开关技术 3 2.4 扩频调制技术 3 2.5 PCB 设计技术 3 2.6 接地技术 3 3 高频开关电源及滤波器设计 3 3.1 高频开关电源设计要求 3 3.2 高频开关电源设计方案 3 3.3 电源滤波器设计 3 3.3.1 EMI滤波器的基本形式 4 3.3.2 EMI滤波器的设计原则 4 3 总结 4 设计简介及要求 现代社会中，人类生活的各个方面都离不开电子设备的发展。电子设备大多数都依赖于开关电源来提供稳定的电力供应。开关电源以其高效率、低损耗、小体积等特点，近年来快速发展，在通信设备、医疗设备以及信息处理设备等不同领域中广泛应用，取得了巨大成就。由于开关电源工作在高频开关状态，内部会产生很高的电流、电压变化率(即高dv/dt和di/dt)，导致开关电源产生较强的电磁干扰(EMI)。在有限的空间及频谱资源条件下，随着电子设备密集程度不断增加，空间的电磁环境越来越复杂。为了适应对电子产品电磁兼容性能指标的高要求，需要对电磁兼容采取重视;同时，要研究开发电磁兼容新技术，采取有效的防护措施。所以，对于开关电源来说，电磁兼容问题的研究是十分必要的。EMI信号既具有很宽的频率范围，又有一定的幅度，它不仅对电网造成污染，直接影响到其他用电设备的正常工作，而且作为辐射干扰闯人空间，对空间也造成电磁污染。目前，抑制开关电源的EMI提高开关电源的质量使之符合EMC标准已成为开关电源设计者越来越关注的问题。 本次设计就此问题展开分析，主要要求有以下几点： （1）围绕开关电源的工作原理，分析开关电源工作过程中产生电磁干扰的原因及抑制措施。 （2）介绍开关电源的基本原理、干扰来源及抑制措施。 （3）分析开关电源产生电磁辐射干扰的原因及造成的危害。 （4）论述开关电源电磁干扰的抑制方法。 1 高频开关电源的干扰原理分析 由于开关电源具有效率高、容易实现小型化的优点，所以目前被广泛应用在电子设备中。但是开关电源本身就是噪声源，在工作时会产生干扰，这就需要采取措施对其产生的噪声进行抑制。目前开关电源的体积不断追求小型化，开关频率也随之提高，导致噪声不断增加。要保证开关电源设备的正常工作，就需要对噪声的抑制加以重视。 1.1 高频开关电源工作原理 开关电源将市电直接整流滤波成为直流高压，然后通过逆变器转换成低压的高频交流电压，再经过二次整流和滤波变成所需要的直流低电压。考虑到目前大量应用的开关电源都是采取AC/DC-DC/DC级联的形式，因此，图1所示的开关电源结构具有较强的代表性。 图1 典型开关电源电路结构 交流电网电压经第一次的整流和滤波平滑后变成直流电压作为DC/DC变换器的输入电压。然后，通过二次整流滤波得到输出直流电压，即为所需要的负载电压。采样电压与基准电压进行比较，将比较差值放大后用以调节开关控制脉冲的占空比，从而调节变换电路中功率变换开关的通断比来稳定输出电压。 1.2 高频开关电源干扰的来源 开关电源上的干扰主要来源于如开关管、二极管、高频变压器这些电压、电流变化大的器件。其主要的干扰源主要有二个方面，开关电路产生的电磁干扰，整流电路产生的干扰以及高频变