電解電源的干擾與絕緣
一、干擾問題
長(zhǎng)期開關(guān)狀態(tài)工作的高頻開關(guān)電源首先是不能產(chǎn)生超標(biāo)的電磁干擾;其次為了能穩(wěn)定工作,也應(yīng)有較強(qiáng)的抗干擾性能。使同一電網(wǎng)工作的其它電設(shè)備從空間幅射來的干擾,從電網(wǎng)傳來的尖峰波都不影響它的穩(wěn)定工作的性能。要達(dá)此目的主要手段是加輸人濾波器、輸出濾波器或加屏蔽,使達(dá)到國(guó)際、國(guó)家允許干擾值的標(biāo)準(zhǔn);要利用電磁兼容理論進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算,使幅射出去的電磁能量,干擾破壞其它設(shè)備(如計(jì)算機(jī)、通訊系統(tǒng)等)正常工作的電磁能量變?yōu)橛杏玫哪芰?。例如,加緩沖器、加反饋能量(兼磁復(fù)位作用)的繞組等等,把能量反饋回電源或供到負(fù)載端去。干擾是由高次諧波產(chǎn)生的,抗干擾的根本任務(wù)是抑制高次諧波。抑制的方法有如下三種:
1.采用無源濾波器
無源濾波器由電感線圈和電容組成,串在輸人/輸出電路中。優(yōu)點(diǎn)是成本低、可靠性高、簡(jiǎn)單易行。缺點(diǎn)是體積稍大,不能設(shè)計(jì)成實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)。因此,較常用在150瓦以下。對(duì)于有多組輸出的板上安裝的DC一DC變換器可在其中一組的交流電路前加裝扼流圈,以擴(kuò)大輸人電流的導(dǎo)通角,改善功率因數(shù),也抑制了高次諧波。
2.采用有源濾波器
電鍍電源有源濾波器由Boost或Buck變換器充當(dāng),接在變換器的前面,形成雙變換器串接的局面。前置的變換器的任務(wù)是使輸人電流波形正弦波化。為此,前置變換器的基準(zhǔn)電壓應(yīng)是正弦形,按正弦變化的幅值來調(diào)制脈寬。反饋信號(hào)有電壓和電流。如此控制,對(duì)千瓦級(jí)功率變換器是適宜的,對(duì)小功率線路顯得過于復(fù)雜。近年來推行把正弦化的環(huán)節(jié)與DC一DC結(jié)合在一起的辦法。例如,利用無電容器方式;利用過飽和電抗的方式;利用復(fù)位繞組方式等。
3.從電路簡(jiǎn)化著手
主要是靠減少元件數(shù)量,降低成本又在規(guī)定的電磁干擾EMI (Electro Magnetic Interference)值范圍以內(nèi)的方法。如下面幾種方法:
(1)輸人電壓接向串聯(lián)電容,利用電容電壓與輸人電壓之差來控制二極管導(dǎo)通,控制電容的充、放電時(shí)間區(qū)間,從面使輸入電流的導(dǎo)通角擴(kuò)大。
(2)在輸人110/220V兩種交流電壓電路中,(220V時(shí)單相橋式整流,110V時(shí)倍壓整流)增加電容量。
(3)諧振型開關(guān)電源采用正弦波諧振方式,電磁千擾噪聲比PWM式小。開關(guān)損耗小,產(chǎn)生的附加的問題,可用軟開關(guān)技術(shù)和有源鉗位技術(shù)(參見第三篇第五章)解決,它是抑制高次諧波與諧振有機(jī)結(jié)合的方式,是發(fā)展的趨勢(shì)。
二、干擾的標(biāo)準(zhǔn)
電磁干擾及射頻干擾RFI (radi。一frequency interference)的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)已被許多設(shè)計(jì)人員接受。美國(guó)標(biāo)準(zhǔn)和德國(guó)電氣工程師協(xié)會(huì)所定的安全條例也被世界上廣泛采用。圖8一I示出的是美國(guó)通信委員會(huì)及德國(guó)電氣工程師協(xié)會(huì)有關(guān)電磁干擾限定曲線。其允許最大射頻干擾輻射值,以dB一uv表示?,F(xiàn)對(duì)圖中標(biāo)注說明如下:
①德國(guó)電氣工程師協(xié)會(huì)條例VDE第0871條的頻率范圍。
②美國(guó)通信委員會(huì)確定的補(bǔ)充頻域范圍。
③美國(guó)通信委員會(huì)條例A級(jí)大類。
④德國(guó)電氣工程師協(xié)會(huì)條例VDE0871/A, C及0875/N0
⑤德國(guó)電氣工程師協(xié)會(huì)條例0871/B及0875/N一120
⑥美國(guó)通信委員會(huì)條例B級(jí)大類。
對(duì)于230V以下的設(shè)備,16A以下和以上的功率裝置高次諧波限定,可查國(guó)際電子委員會(huì)制定的標(biāo)準(zhǔn)EEC一555(1一5);對(duì)于一般低電壓電源抗擾性試驗(yàn)通則和高次諧波測(cè)量方法和測(cè)量設(shè)備可查閱EEC一100()一4等文件。
隨著標(biāo)準(zhǔn)化的進(jìn)程,我國(guó)國(guó)家有關(guān)電源標(biāo)準(zhǔn)文件不斷有所公布。(GB4365無線電干擾名詞術(shù)語》,規(guī)定了無線電干擾的常用名詞術(shù)語。(GB6833.1.電子測(cè)量?jī)x器電磁兼容性試驗(yàn)規(guī)范總則》,規(guī)定了電子測(cè)量?jī)x器的電磁兼容性要求和試驗(yàn)方法。(GB6833.4/9電子測(cè)量?jī)x器電磁兼容性試驗(yàn)規(guī)范電源瞬態(tài)敏感度試驗(yàn)/傳導(dǎo)干擾試驗(yàn)》分別給出了電子測(cè)量?jī)x器電源瞬態(tài)敏感度試驗(yàn)的要求和方法/電子測(cè)量?jī)x器電源線傳導(dǎo)干擾試驗(yàn)的要求和方法。在電子工業(yè)部部標(biāo)準(zhǔn)《SJ2811.1通用直流穩(wěn)定電源術(shù)語及定義、性能與額定值》中給出了有關(guān)由單相交流供電,輸出為直流電功率的通用直流穩(wěn)定電源的術(shù)語、定義、性能和額定值。
(SJ/T10542一94抗干擾型交流穩(wěn)壓電源測(cè)試方法》給出了相應(yīng)的穩(wěn)壓電源的穩(wěn)態(tài)性能、動(dòng)態(tài)性能、抗干擾性能的測(cè)試方法。這些標(biāo)準(zhǔn)在開發(fā)和研究電源時(shí)均要注意及遵循。在《勻2811.1通用直流穩(wěn)定電源術(shù)語及定義、性能與額定值》標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的通用型、開關(guān)型各I、II類指標(biāo)如表8.1所示。按標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定尚有功率因數(shù)、共模電流、漏電流等50項(xiàng)無統(tǒng)一要求.但工廠產(chǎn)品應(yīng)有廠標(biāo)。