開關(guān)電源運(yùn)行中的電網(wǎng)干擾及其抑制
2006/5/22 16:57:51 電源在線網(wǎng)
開關(guān)電源對(duì)電網(wǎng)的干擾電壓是在電網(wǎng)和開關(guān)電源之間加入LISN的50Ω的電阻上測得的。德國標(biāo)準(zhǔn)VDE和美國標(biāo)準(zhǔn)FCC都對(duì)開關(guān)電源對(duì)電網(wǎng)傳導(dǎo)干擾的的極限進(jìn)行了規(guī)定。標(biāo)準(zhǔn)又分為A類和B類。其中，A類標(biāo)準(zhǔn)是針對(duì)那些用在工業(yè)、商業(yè)和辦公環(huán)境的裝置的，而B類標(biāo)準(zhǔn)則是針對(duì)那些用于民居的裝置而設(shè)立的，由于涉及民用，其標(biāo)準(zhǔn)更為嚴(yán)格，要求也更高。
常用的減少對(duì)電網(wǎng)干擾的方法有以下幾種：
減少電壓過沖
減少電壓過沖既可避免管子承受過高的電壓，又可減少對(duì)電網(wǎng)的高頻噪聲。選擇反向恢復(fù)電流小的二極管（如碳化硅二極管）也是一種減小干擾源強(qiáng)度的可行的方法。雖然調(diào)整觸發(fā)脈沖的跳變沿和加大柵極的電阻等可以降低dv/dt,但這會(huì)加大開關(guān)損耗和降低整個(gè)裝置的效率，需要從開關(guān)電源的各項(xiàng)性能來綜合考慮其取舍。
改進(jìn)調(diào)制方法
將頻率不變的調(diào)制改為隨機(jī)調(diào)制（Random Modulation）、變頻調(diào)制(Switching Frequency Modulation)和所謂“∑Δ”調(diào)制等。頻率固定不變的調(diào)制脈沖產(chǎn)生的干擾低頻段主要是調(diào)制頻率的諧波干擾， 低頻段的干擾主要是集中在各諧波點(diǎn)上，而隨機(jī)調(diào)制等方法產(chǎn)生的低頻干擾則分散在一定的頻段上，因此，采用上述措施有利于開關(guān)電源通過電磁干擾的頻譜特性的測試，使之符合電源的電磁標(biāo)準(zhǔn)的。近年來，國際上對(duì)這一方面研究比較多。
增加輸入濾波器
（1）和（2）兩種方法主要是從減少干擾源的強(qiáng)度著手的，而增加濾波器則是從改變耦合通道的特性入手的。增加的共模濾波器是可以減少開關(guān)電源對(duì)電網(wǎng)的干擾。如果不加輸入濾波器，電源對(duì)電網(wǎng)的干擾將大大超出相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)。而加入輸入濾波器后，電源對(duì)電網(wǎng)的干擾則會(huì)符合相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)。在測量時(shí)考慮到開關(guān)電源對(duì)電網(wǎng)的低頻段（10kHz-150kHz）干擾主要是開關(guān)頻率整數(shù)倍的各次諧波，故掃頻儀的頻帶分辨率為200Hz,而在150kHz-30MHz頻段頻帶分辨率為9kHz。另外，采取屏蔽措施也可以減少開關(guān)電源對(duì)電網(wǎng)的干擾。
這里要指出的是：電源通過電磁兼容的測試鑒定，達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)的要求，與開關(guān)電源在使用過程中會(huì)不會(huì)引起不允許的干擾是兩回事。達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)的電源使用或處理不當(dāng)，在使用中也會(huì)引起嚴(yán)重的干擾。而且，開關(guān)電源既是一個(gè)電源裝置，也是一個(gè)噪聲發(fā)生裝置，它和受擾體之間是通過耦合通道連接在一起的，顯然耦合通道的特性與受擾體的特性配合不好而引起嚴(yán)重的干擾是可能的，開關(guān)電源并聯(lián)供電引起整個(gè)系統(tǒng)不穩(wěn)定的現(xiàn)象也是存在的事實(shí)。有的受擾體對(duì)干擾的時(shí)域波形敏感，如有的數(shù)字電路在干擾脈沖作用下，會(huì)不會(huì)產(chǎn)生誤動(dòng)作與時(shí)域波形有關(guān)，即不僅與脈沖幅度有關(guān)，而且還與脈寬有關(guān)。即便開關(guān)電源達(dá)到了相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)，但它對(duì)外產(chǎn)生干擾的時(shí)域波形引起較嚴(yán)重的干擾問題仍是可能的�；谝陨峡紤]，有的開關(guān)電源用戶，除了要按標(biāo)準(zhǔn)檢測開關(guān)電源的電磁兼容性能外，還應(yīng)當(dāng)增加一些在開關(guān)電源的特定的使用條件下的某些干擾性能的檢測。
此外，有的開關(guān)元件在開通和關(guān)斷時(shí)產(chǎn)生的跳變是不同的，開通時(shí)產(chǎn)生的dv/dt會(huì)大于關(guān)斷時(shí)產(chǎn)生的dv/dt，對(duì)外產(chǎn)生的干擾也是前者大于后者。而且，導(dǎo)通時(shí)的跳變與負(fù)載等因素基本沒有關(guān)系。如果采用隨機(jī)調(diào)制電源和固定頻率的調(diào)制的電源兩者開關(guān)元件，如IGBT，其驅(qū)動(dòng)回路的參數(shù)和驅(qū)動(dòng)脈沖都相同，因此兩者的開關(guān)的電壓跳變相同；在兩者的對(duì)外干擾耦合通道也相同時(shí)，從對(duì)電網(wǎng)的干擾測試結(jié)果的頻域特性來看前者要優(yōu)于后者。但對(duì)外的干擾的時(shí)域波形還是相同的，并不一定隨機(jī)調(diào)制的電源就優(yōu)于固定頻率調(diào)制的電源。
常用的減少對(duì)電網(wǎng)干擾的方法有以下幾種：
減少電壓過沖
減少電壓過沖既可避免管子承受過高的電壓，又可減少對(duì)電網(wǎng)的高頻噪聲。選擇反向恢復(fù)電流小的二極管（如碳化硅二極管）也是一種減小干擾源強(qiáng)度的可行的方法。雖然調(diào)整觸發(fā)脈沖的跳變沿和加大柵極的電阻等可以降低dv/dt,但這會(huì)加大開關(guān)損耗和降低整個(gè)裝置的效率，需要從開關(guān)電源的各項(xiàng)性能來綜合考慮其取舍。
改進(jìn)調(diào)制方法
將頻率不變的調(diào)制改為隨機(jī)調(diào)制（Random Modulation）、變頻調(diào)制(Switching Frequency Modulation)和所謂“∑Δ”調(diào)制等。頻率固定不變的調(diào)制脈沖產(chǎn)生的干擾低頻段主要是調(diào)制頻率的諧波干擾， 低頻段的干擾主要是集中在各諧波點(diǎn)上，而隨機(jī)調(diào)制等方法產(chǎn)生的低頻干擾則分散在一定的頻段上，因此，采用上述措施有利于開關(guān)電源通過電磁干擾的頻譜特性的測試，使之符合電源的電磁標(biāo)準(zhǔn)的。近年來，國際上對(duì)這一方面研究比較多。
增加輸入濾波器
（1）和（2）兩種方法主要是從減少干擾源的強(qiáng)度著手的，而增加濾波器則是從改變耦合通道的特性入手的。增加的共模濾波器是可以減少開關(guān)電源對(duì)電網(wǎng)的干擾。如果不加輸入濾波器，電源對(duì)電網(wǎng)的干擾將大大超出相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)。而加入輸入濾波器后，電源對(duì)電網(wǎng)的干擾則會(huì)符合相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)。在測量時(shí)考慮到開關(guān)電源對(duì)電網(wǎng)的低頻段（10kHz-150kHz）干擾主要是開關(guān)頻率整數(shù)倍的各次諧波，故掃頻儀的頻帶分辨率為200Hz,而在150kHz-30MHz頻段頻帶分辨率為9kHz。另外，采取屏蔽措施也可以減少開關(guān)電源對(duì)電網(wǎng)的干擾。
這里要指出的是：電源通過電磁兼容的測試鑒定，達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)的要求，與開關(guān)電源在使用過程中會(huì)不會(huì)引起不允許的干擾是兩回事。達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)的電源使用或處理不當(dāng)，在使用中也會(huì)引起嚴(yán)重的干擾。而且，開關(guān)電源既是一個(gè)電源裝置，也是一個(gè)噪聲發(fā)生裝置，它和受擾體之間是通過耦合通道連接在一起的，顯然耦合通道的特性與受擾體的特性配合不好而引起嚴(yán)重的干擾是可能的，開關(guān)電源并聯(lián)供電引起整個(gè)系統(tǒng)不穩(wěn)定的現(xiàn)象也是存在的事實(shí)。有的受擾體對(duì)干擾的時(shí)域波形敏感，如有的數(shù)字電路在干擾脈沖作用下，會(huì)不會(huì)產(chǎn)生誤動(dòng)作與時(shí)域波形有關(guān)，即不僅與脈沖幅度有關(guān)，而且還與脈寬有關(guān)。即便開關(guān)電源達(dá)到了相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)，但它對(duì)外產(chǎn)生干擾的時(shí)域波形引起較嚴(yán)重的干擾問題仍是可能的�；谝陨峡紤]，有的開關(guān)電源用戶，除了要按標(biāo)準(zhǔn)檢測開關(guān)電源的電磁兼容性能外，還應(yīng)當(dāng)增加一些在開關(guān)電源的特定的使用條件下的某些干擾性能的檢測。
此外，有的開關(guān)元件在開通和關(guān)斷時(shí)產(chǎn)生的跳變是不同的，開通時(shí)產(chǎn)生的dv/dt會(huì)大于關(guān)斷時(shí)產(chǎn)生的dv/dt，對(duì)外產(chǎn)生的干擾也是前者大于后者。而且，導(dǎo)通時(shí)的跳變與負(fù)載等因素基本沒有關(guān)系。如果采用隨機(jī)調(diào)制電源和固定頻率的調(diào)制的電源兩者開關(guān)元件，如IGBT，其驅(qū)動(dòng)回路的參數(shù)和驅(qū)動(dòng)脈沖都相同，因此兩者的開關(guān)的電壓跳變相同；在兩者的對(duì)外干擾耦合通道也相同時(shí)，從對(duì)電網(wǎng)的干擾測試結(jié)果的頻域特性來看前者要優(yōu)于后者。但對(duì)外的干擾的時(shí)域波形還是相同的，并不一定隨機(jī)調(diào)制的電源就優(yōu)于固定頻率調(diào)制的電源。
聲明：本信息內(nèi)容的真實(shí)性未經(jīng)電源在線網(wǎng)證實(shí)，僅供參考。
