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电源滤波器和电磁干扰滤波模块及应用
2017年07月20日 14:27 密封产业网

  薄波嚣知电旗扰诔浪嫌碘疰用□黄石篼等专科学校明学2火线-雩线<地线<着电子技术的发展,各种用电设备相继出现,用户对电源的多样化要求也越来越高。电子设备的小型化和低成本化也迫使电源以轻、薄、小和高效率为发展方向。随着微电子技术的发展,电源电路的集成度得到很大提高,从而使电源电路极大地简化。各电源专业厂家制造了品种多样规格齐全的标准化、系列化的模块电源。模块电源是由厂家采用优化的*佳电路,利用先进的工艺制造完成的整体电源,使用时只需加少量分立元件就可完成设计任务。

  棋块电源大多都是开关型功率变换器,即开关电源,它工作时,内部的电压和电流波形都以非常短的时间上升和下降,所以,开关电源本身就是一个射频干扰发射源。滤波是抑制干扰的一种很好的方法。在电源输人端接上滤波器可以抑制开关电源产生的干扰,也可以抑制来自电网的噪声对电源本身的侵害。本文就常用滤波器的性能及滤波模块作一介绍。

  滤波电路中,有很多专用的滤波元件(如铁氧体磁环),它们能够改善电路的滤波特性,恰当的设计和使用滤波器,是抗扰技术的重要组成部分,开关电源通过电源线引入和射出的噪声有差模和共模之分。对差模噪声进行抑制时采用开关电源,输入滤波器为T型滤波器,如示。图中iD为滤波扼流圈。若要对共模噪声有抑制能力,可采用所示电路,图中“为共模扼流圈,由于Lc的两个线圈绕向一致,当电源输人电流流过时,所产生的磁场可以互相抵消,相当于没有电感效应,因此,它使用导磁率高的磁芯。ic对共模噪声来说,相当于一个大电感,故它能有效地抑制共模传导噪声。开关电源输人端对地并接的电容心对共模噪声起旁路作用。共乙D零线图丨开关电源中的7C型滤波器=c丨带共模扼流圈1T型滤波器模扼流圈两端并联的电容Cx对差模噪声起抑制作用。为Cx的放电电阻,它是VDE?0806和IEC?380安全技术条件标准所推荐的。中各元件参数选择范围为Cx:0.12F;CY:几mH~几十mH,随着工作电流不同而取不同的参数值。如电流为25A时,LcSl.8niH;电流为0.3A时,LcS47tnH.另外在滤波器元件选择中,一定要保证输人滤波器的谐振频率低于开关电源的工作频率。由于随着电源工作频率的升高,滤波器对运行噪声将更加容易抑制,所改进的开关电源滤波器以设计中要注意滤波器在工作频率低时的抑制效果。为了进一步提篼差模噪声的抑制能力,可采用所示的电源滤波器,图中四只电容器分别为Cx和CY.Cx电容器接在单相电源线的火线和零线之间,它上面除加有电源的额定电压外,还会迭加上火线和零线之间存在的各种电磁干扰峰值电压。为保证电容器失效后,不危及人身安全,并考虑到应用中可能出现的*坏情况,Cx安全等级分为二类即1和心类,Cx电容器等级为,时,可用于设备的峰值电压大于1.2kV场合;等级为X2时,可用于设备的峰值电压小于1.2kV的一般场合。另外通过限制CY的容置达到控制在规定电压频率作用下,流过该电容器漏电流的大小。若为装设在可移动设备上的电源滤波器,其交流漏电流应低于1mA;若为装设在位置固定且接地的设备上的电源滤波器的交流漏电流应小于3.5mA,再根据漏电流的要求计算CY的容量,其关系为其中,/为电源频率;U为电源供电电压。LD是用来进一步抑制差模噪声的差模扼流圈。因为LD的引人将使电容Cx的充电电流减少,达到了抑制差模噪声的目的。

  模块式电源生产厂家为了方便用户,推出了电磁干扰滤波模块,VI?IAM为典型的输人抑制模块,它为直流输入前端滤波器DC/DC模块组成输出电压从1-95VDC、输出功率从25~800W的高效率、高功率密度电源系统。

  300V,带有输人反极性保护和瞬态保护,模块效率可达97%,浪涌电流限制符合IEC?8015标准,电磁干扰和辐射干扰指标达到FCC?A、VDE?A有K关规定。该模块具有适用温度范围广、驱动负载能°~力强的特点。

  VI?IAM输入抑制块内部电路框图及原理VI?IAM模块内部电路框图如示,它由输人EMI滤波电路、过压保护电路、过流保护电路和同步电路等组成。直流输入电压经EMI滤波后,经过开关管1输出,开关管乃栅极由后级DC/DC变+换器的GateOut控制,当GateOut脚为高电平时,O-M开关管导通,当GateOut脚为低电平时,开关管截止,使模块输出相应的方波电压供给后级DC/DC模块电源。若过压或过流保护电路动作后,开关管被关断,同时控制GateIn脚电压将后级DC/DC模块关断。GateIn信号是漏极路方式输出,若栅极所加控制信号使场效应管导通,凡的漏极变为低电平,使与其相连的后级DC/DC模块的GateIn信号也变为低电平,则后级DC/DC模块被关断,起到对负载保护作用。

  表1为VI?IAM模块主要性能指标,其指标都是在标称输人、满负载、环境温度为+25T条件下的测量值。

  表1VI?IAM横块主要性能指标参数数值参数数值电压/V反极性保护对模块无损害效率瞬态保护输出功率/W传导噪声电压< 2500(有效值)(输人/输出与底板)储存/tr温度级)安全认证工作温度级)所示为VI?IAM与VI?200DC/DC模块连接图,图中各DC/DC模块的GateIn信号输入引脚要接隔离二极管VD3,二极管负极连在一起,与VI?IAM模块的GateIn相连。因此,当VI?IAM(电气时代模块的Gatein信号为低电平时,所有模块将被关断,从而保护了负载。VI?IAM模块的GateOut与**个DC/DC模块的GateOut引脚连接,其他DC/DC模块的GateOut引脚经滤波电容C2和二极管VD,且各二极管的负极连在一起与VI?IAM模块的并联(Parallol)信号引脚连接。此外,VI?1AM模块的正输出引脚与其他DC/DC模块的GateOut引脚之间还要连接正向二极管VD2,这样各DC/DC模块GateOut引脚的电位完全一样。

  表2VI?IAM棋块引脚连接引脚号功能引脚号功能输人正极(+U;)开/关控制(GateIn)输人正极(+Ui)输人负极(-U,)同步输出(GateOut)输人负极(-Ui)负输出(-u0)正输出(+u0)本文介绍了模块式电源抗噪声干扰常用的滤波器及滤波模块,并给出了VI?1AM模块的具体应用。在模块式电源设计中用电源滤波模块是简化设计、提篼抗干扰性能的有效途径。

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