[發(fā)明專(zhuān)利]降低開(kāi)關(guān)電源電磁噪聲的技術(shù)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200810062047.5
• 申請(qǐng)日: 2008-05-27
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN101594044A
• 公開(kāi)（公告）日: 2009-12-02
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 陳庭勛
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 陳庭勛
• 主分類(lèi)號(hào): H02M1/12
• 分類(lèi)號(hào): H02M1/12;H02M1/14;H02M1/44
• 代理公司: 暫無(wú)信息
• 代理人: 暫無(wú)信息

一.技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明專(zhuān)利涉及一種降低開(kāi)關(guān)電路電磁噪聲的技術(shù)，屬于電磁兼容技術(shù)(EMC)領(lǐng)域，是電磁干擾(EMI)抑制技術(shù)在開(kāi)關(guān)電源中的體現(xiàn)，為生產(chǎn)低電磁噪聲開(kāi)關(guān)電源提供技術(shù)基礎(chǔ)，為開(kāi)關(guān)電源替代某些線(xiàn)性電源創(chuàng)造條件。

二.背景技術(shù)

科技的進(jìn)步帶來(lái)了生活上的便利的同時(shí)，大功率電子設(shè)備大量進(jìn)入家庭，空間人為電磁能量每年急增，帶來(lái)了越來(lái)越多的電磁污染。開(kāi)關(guān)電源是處于電磁干擾(EMI)突出的位置，體現(xiàn)在輻射與傳導(dǎo)兩方面。除了造成電磁輻射污染之外，目前的開(kāi)關(guān)電源普遍存在輸出電壓中噪聲大的弊病，輸出直流電壓中寄存的噪聲電壓高的有幾百毫伏，較低的也有近百毫伏。其輸出電壓的穩(wěn)定性也無(wú)法與串聯(lián)型穩(wěn)壓電源相比，因而在許多場(chǎng)合的應(yīng)用還是受到了較多限制。對(duì)電源質(zhì)量要求較高之處，仍采用線(xiàn)性電源。這樣對(duì)提高電能利用率，縮小儀器設(shè)備的體積等方面有不利的一面。但由于開(kāi)關(guān)電源的工作效率高，能量體積比大，仍受到電子、電氣、通信等各個(gè)行業(yè)的青睞，應(yīng)用面有越來(lái)越廣的趨勢(shì)。

對(duì)于開(kāi)關(guān)電源的電磁噪聲問(wèn)題，工程技術(shù)人員正在通過(guò)各種措施努力加以改善。抑制噪聲的措施主要有濾波法、屏蔽法、短路環(huán)抑制、加平滑電路消振、在器件特性上進(jìn)行改善、采用合適的線(xiàn)路布局等。對(duì)于任何設(shè)備而言，濾波都是解決電磁干擾的重要技術(shù)之一。因?yàn)樵O(shè)備中的導(dǎo)線(xiàn)是效率很高的接收和輻射天線(xiàn)，因此，設(shè)備產(chǎn)生的大部分輻射發(fā)射都是通過(guò)各種導(dǎo)線(xiàn)實(shí)現(xiàn)的。濾波可以有效地削弱導(dǎo)線(xiàn)上的這些干擾信號(hào)，防止電路中的干擾信號(hào)傳到導(dǎo)線(xiàn)上借助導(dǎo)線(xiàn)輻射。機(jī)箱的屏蔽是最主要的一種屏蔽技術(shù)，也有對(duì)局部電路加裝屏蔽罩的。對(duì)變壓器的漏磁輻射，通常采用外包短路環(huán)或者外加屏蔽罩的方法加以解決。對(duì)于整流管上電壓躍變引起的振蕩，通常采用加RC平滑電路以消振，或者采用軟恢復(fù)特性的二極管等。事實(shí)證明這些方法都是行之有效的。通過(guò)這些方法處理，可以有效抑制電源對(duì)外界的干擾，但仍然達(dá)不到與線(xiàn)性電源相比擬的高品質(zhì)要求。

種種措施可以歸納為二個(gè)方向：一是從電磁噪聲形成的源頭上進(jìn)行消除；二是對(duì)產(chǎn)生后噪聲進(jìn)行衰減、隔離。電磁噪聲一旦形成之后，很難徹底消除。所以前者是最根本的方法，重點(diǎn)是破壞電磁噪聲產(chǎn)生的基礎(chǔ)條件。本發(fā)明所涉及的方法就是基于以上思想，其一是利用開(kāi)關(guān)電源電路中幾個(gè)部件的物理效應(yīng)，相互協(xié)調(diào)工作，消除振蕩的基礎(chǔ)條件，從而抑制了最突出的噪聲電壓。其二是利用合適的平滑電路，減緩電路中不可避免的電壓躍變的速度，從?而減弱因電壓躍變而產(chǎn)生的振蕩及其輻射。多種手段共同作用，提高開(kāi)關(guān)電源輸出電壓的純凈度，接近線(xiàn)性電源的輸出質(zhì)量。

本專(zhuān)利所涉及的電磁噪聲抑制技術(shù)是眾多抑制技術(shù)中的一類(lèi)，適用于變壓器耦合電磁能量的開(kāi)關(guān)電源。在實(shí)際制造低電磁噪聲的開(kāi)關(guān)電源時(shí)，應(yīng)該采用多種技術(shù)相結(jié)合，排除所有產(chǎn)生干擾的因素后，才能達(dá)到理想的目的。

電源是應(yīng)用面最廣的一個(gè)電子裝置，是多數(shù)電子設(shè)備中必不可少的一個(gè)部件。配備一個(gè)高品質(zhì)的電源，有利于提高電子設(shè)備的整體質(zhì)量。因此，本專(zhuān)利所涉及的技術(shù)必定會(huì)有一個(gè)很好的應(yīng)用前景。

三.發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明針對(duì)于開(kāi)關(guān)電源的激勵(lì)、變壓、整流、濾波四個(gè)部分電路。從技術(shù)層面上看，具有以下內(nèi)容特點(diǎn)：

以PWM控制為基礎(chǔ)，巧妙地結(jié)合了若干個(gè)電感線(xiàn)圈的續(xù)流關(guān)系，降低電壓、電流的躍變量值。對(duì)于采用變壓器耦合電磁能量的開(kāi)關(guān)電源，其變壓器中有原邊繞組和副邊繞組。在正激勵(lì)時(shí)間內(nèi)，變壓器原邊的勵(lì)磁電流上升，變壓器磁芯的磁場(chǎng)能增加。在正激勵(lì)結(jié)束時(shí)，變壓器儲(chǔ)能通過(guò)電流形式釋放。普通電路中，變壓器放能(激勵(lì)管關(guān)閉)時(shí)其漏極(或集電極)電位迅速上升，是形成干擾脈沖的潛在因素；輸出端整流器件的電流、電壓突變是形成干擾噪聲的主要因素。本發(fā)明要求變壓器必須有二個(gè)副邊繞組成對(duì)使用，再加上輸出濾波電感配合使用。變壓器的原邊可以是一個(gè)繞組，如單向激勵(lì)式、全橋激勵(lì)式，也可以是兩個(gè)對(duì)稱(chēng)繞組，如半橋激勵(lì)式、推挽激勵(lì)式。其中一個(gè)副邊繞組輸出正激勵(lì)電壓，送至濾波電感，不會(huì)引起電流躍變。另一個(gè)副邊繞組用以釋放原邊繞組勵(lì)磁電流所產(chǎn)生的變壓器磁場(chǎng)能，在輸出濾波電感的配合下，限制繞組感生電壓的上升速率，整流二極管上不出現(xiàn)突變的反向電壓；同時(shí)，又給輸出濾波電感起到續(xù)流作用，使得濾波電感不產(chǎn)生過(guò)高的自感電壓。具有以上特征性的電原理圖如附圖1所示。圖中用場(chǎng)效應(yīng)管作為激勵(lì)管僅是一個(gè)例子，也可以采用其它的功率器件，如晶體三極管、IGBT元件等。