开关电源极性反转型拓扑电路原理是什么?
首先介绍一下开关电源的整体架构 , 你就会明白EMI滤波电路在整体电路里的作用 。EMI滤波电路就是图中滤波器和浪涌抑制器中的部分电路 , 它处于电源输入后的干扰处理电路 , 可以说是非常重要 。一个产品安规过不过得了 , EMI滤波电路的性能好坏可是占了大头 。
【开关电源极性反转型拓扑电路原理是什么?】
一、为什么要有EMI滤波电路呢?
其实在开头介绍的时候已经简单提到过 , 就是要处理干扰 。
电源的电磁干扰主要是电源噪声 , 电源噪声属于射频干扰(RFI) 。根据传播方向的不同 , 电源噪声分为:一类是外部通过电源线产生的对电子设备的干扰;另一类是电子设备经电源线传出去对外部造成的干扰 。这说明电源噪声属于双向干扰信号 。电子设备既是噪声干扰对象 , 又是一个噪声源 。根据形成特点的不同 , 电源噪声分为串模干扰和共模干扰 。串模干扰是指两条电源线(线对线)之间的噪声 , 共模干扰是指两条电源线对大地的噪声 。
二、EMI滤波电路要求
电源需要有EMI滤波电路对以上噪声进行处理 , 而此电路需要满足下列要求 。
首先EMI滤波器必须满足电磁兼容性(EMC)的要求 , 也必须是双向射频滤波器 。一方面要滤除从交流电源线上引入的外部电磁干扰 , 另一方面要避免本身设备对外辐射噪声干扰影响其它电子产品 。此外应该具有对串模干扰和共模干扰的抑制能力 。
三、EMI滤波电路构成
EMI滤波器是由电容器和电感器等简单元件构成 。
如下图所示 , 其电路包括共模扼流圈(也称共模电感)L1 , 滤波电容C1~C4 , 串模扼流圈L2(也称串模电感) 。L1对串模干扰不起作用 , 但当出现共模干扰时 , 由于两个线圈的磁通方向相同 , 经过耦合后总电感量迅速增大 , 对共模信号有很大的阻抗 , 使其不易通过 。而L2则对共模干扰起作用 。C1和C4采用薄膜电容器 , 容值范围大概在0.01~0.47uF,主要用来滤除串模干扰;C2和C3跨接在输出端 , 并将电容器的中点接大地 , 能有效抑制共模干扰 , 容值范围在2200pF~0.1uF , 为减小漏电流 , 电容器不宜超过0.1uF,C1~C4的耐压值为DC630V 或AC250V 。
四、EMI的主要技术参数有:
额定电压、额定电流、漏电流、测试电压、绝缘电阻、直流电阻 , 使用温度范围、工作温升、插入损耗、外形尺寸、重量 。上述参数重要的是插入损耗(插入衰减) , 它是评价EMI滤波器性能好坏的主要指标 。插入损耗表示插入EMI滤波器前后负载上噪声电压的对数比 。用dB表示 , 值越大 , 表示抑制噪声的干扰的能力越强 。
下图是加EMI滤波电路前后的波形图 , 曲线a是不加EMI滤波器的时开关电源0.15MHZ~30MHZ传导噪声的波形(即电磁干扰峰值包络线) 。曲线b/c都是加了EMI滤波电路后的波形 , 明显曲线c电路的滤波性能比b的要好 , 能衰减电磁干扰50dBuv~70dBuv 。
五、EMI滤波电路实际应用
下图中的1处元件F901是保险丝 , 作用是在电流过大时熔断保护SMPS的其它部品;2处元件VR901是压敏电阻 , 作用是在外部输入电压很大的时候阻值变得很小 , 大电流流过 , 让保险管熔断起到保护作用;3处元件CM901/CM902是X 电容 , 属于安规部品 , 作用是滤除噪音;4处元件R900是放电电阻 , 作用是将X电容放电 , 防止人触碰电源线 触电;5处元件LF91/LF902是线性滤波器 , 作用是滤除高频噪音;6处元件CY901/CY902是Y电容 , 属于安规部品 , 作用是滤除噪音 。
下图实物红色框住的就是EMI滤波电路 。
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