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怎么解决高频开关电源的干扰?
来源:wwww.entop-power.com 发表时间:2013-10-14 点击:2141 次
 
目前,随着开关电源技术的革新发展,高频开关电源的电路控制由最早的模拟电路,现在逐步发展到微处理器等具体体积小、密度高、高集成度的控制器件。但是呢,开关电源本身的电磁干扰,包括传导及辐射等相对其他设备的影响更强,这就对设计工程师们在对辅助电源的设计时提出了更高的要求。

一、关于高频开关电源的干扰问题

在目前的智能开关电源中,都有机内微处理器或DSP,作机内监控和通讯之用。微处理芯片对供电电源要求很高,要求幅值相当稳定,更不能带有较大尖峰毛刺,造成电磁干扰,而且要求辅助电源的交流适应能力比整流器正常工作的范围更广。当整流器接上交流输入电时,必须是监控部分先正常工作,进行自检和各种状况的检测,以确定整流器能否开机;如遇极高或极低交流电压,整流器虽已停止工作,但监控部分仍要正常工作,保持正常的监控和通讯。某些电源产品运行过程中曾出现无故复位等现象,在进行大功率开关电源的辅助电源设计的时候,对其进行分析,发现其辅助电源在不同交流输入电压、不同负载条件下存在比较多的问题:交流适应范围窄,负载能力低,工作波形不稳且极不对称,出现偏磁,电磁干扰极严重等。
 
如何使辅助电源能在交流输入的上极限、下极限电压下稳定工作,如何使辅助电源所带负载从空载到过载的全范围内能稳定正常工作,都有比较大的难度,这涉及几方面的技术难题:功率器件的耐压、过载能力;高频变压器的设计;驱动脉冲控制回路参数的选择。

一般开关整流器辅助电源的工作原理是:输入交流电经整流成为高压直流电,然后经变换电路成为低压高频方波,再经由整流滤波电路成为系统所需的平稳低压直流电,一般由三端稳压器稳压,由一路直流输出提供高频变换驱动脉冲控制环的电压反馈信号。由功率变换的主回路上串电阻采样作为电流反馈信号,功率变换管的驱动脉冲由UC3844等控制芯片及其外围电路产生。(注:交流低压是辅助电源开始启动工作时最低输入电压实测值)

可以看到,在较低的交流输入电压、无电流反馈条件下辅助变压器已经不能正常工作,其波形的脉宽是不一样的,有的宽有的窄,而且发生抖动,示波器已无法稳定地抓住波形。电流反馈,波形的脉宽也是有宽有窄,占空比达到了47%,而UC3844的最大占空比仅为50%,如果增加负载,输出电压会降低。COSELVICOR电源-深圳英拓展电子有限公司)

二、相关的解决方法及经验总结
 
工程师们经过一段时间的理论论证以及实验检验后,对控制回路以及辅助变压器做了相关的改进,得出一些解决办法::调整辅助变压器的匝比,改变原边匝数Np,降低原副边匝比比例,使低电压时的占空比减小,远小于UC3844规定的上限45%;将UC3844的电流反馈环节的RC滤波网络进行参数调节,这样就获得了相对理想的参数,滤波电容也加大了,再在同样的实验环境下测试输助变压器的同一副边绕组。可以得出:改进后的辅助电源无论在交流输入极高或极低的情况下(且启动工作电压较改进前要低一些),还是在空载或带重负载的情况下,其工作波形都较改进前更稳定,脉宽对称更均衡,而且带载能力明显优于改进前。对比在低输入电压下,改进后的占空比相对改进前的占空比下降了7%,表明辅助电源的交流输入在增加负载的情况下,输出电压仍能保持稳定,带载能力明显强于改进前,辅助电源改进工作取得了明显效果。
 
在技术人员对辅助电源的改良进程中,从多个方面着手,包括改变电压反馈环的PI调节参数、改变脉冲频率、增大副边整流后的滤波电容等,都没有找到问题的根源。而在交流输入、以及高低压、空载或是过载的情况下,其波形还是抖动的非常厉害,直流输出电压也不稳。在调节UC3844的电流反馈环节的RC滤波网络参数时,也进行了很多次的实验最后才实验出比较合理的参数。上面的结论对采用同样电路的小功率的开关电源也同样适用,用这样改变控制芯处电源的气馁的RC小小网络参数也明显取得良好的效果,具体的可能会因每个电路的区别而有所不一样,但是改进的方法是一致的。
COSELVICOR电源-深圳英拓展电子有限公司)

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