开关技术中的减少开关电源对电网的干扰的方法

如何减少开关电源对电网的干扰？开关电源对电网的干扰电压是在电网和开关电源之间加入LISN的50Ω的电阻上测得的。德国标准VDE和美国标准FCC都对开关电源电网传导干扰的极限进行了规定。标准又分为A类和B类。其中，A类标准是针对那些用在工业、商业和办公室环境的装置的，而B类标准则是针对那些用于居民的装置而设立的，由于涉及民用，其标准更为严格，要求也更高。（更多接近开关知识详见 http://www.dzsc.com/product/infomation/874135/201266163122216.html ） 　　减少对电网干扰的方法有以下几种： 　　（1）减少电压过冲。减少电压过冲既可避 开关电源在运行过程中，由于其高速切换特性，容易对电网造成电磁干扰，这不仅影响了电网的稳定性，也可能对其他设备的正常工作带来影响。为了减少这种干扰，工程师们采取了多种策略，以下是对这些方法的详细阐述： 减少电压过冲是降低干扰的关键步骤。电压过冲可能导致半导体器件承受过高电压，同时也加剧了高频噪声的产生。选择具有低反向恢复电流的二极管，如炭化硅二极管，可以有效减小干扰源的强度。此外，优化触发脉冲的跳变沿和增大栅极电阻能够降低电压变化率(dv/dt)，但需要注意的是，这可能会增加开关损耗，降低电源整体效率，所以在设计时需平衡各项性能指标。 改进调制方法也是减小干扰的有效手段。传统的固定频率调制产生的谐波干扰集中在特定频率点，而随机调制、变频调制和ΣΔ调制等方法则将干扰分散到更宽的频段，有助于通过电磁兼容(EMC)测试，更好地满足VDE和FCC等标准的要求。 再者，增加输入滤波器是改善耦合通道特性的直接途径。共模滤波器可以显著降低开关电源对电网的干扰。不加滤波器时，干扰程度可能远超标准允许值，而添加滤波器后，电源的干扰水平将得到显著改善。在进行测试时，应考虑到不同频段的分辨率，以精确评估低频段谐波干扰。 此外，屏蔽技术的应用不容忽视。通过在电源设计中加入屏蔽措施，能够进一步抑制开关电源对外界的干扰。然而，即使电源本身满足了电磁兼容标准，如果在使用过程中安装或操作不当，依然可能导致严重的干扰问题。因此，用户需要根据开关电源的具体使用条件，进行额外的干扰性能检测。 值得注意的是，开关电源的干扰不仅体现在频域特性，时域波形也起着重要作用。一些敏感的电子设备可能会因脉冲宽度或幅度的变化而产生误操作。例如，随机调制电源虽然在频域特性上优于固定频率调制电源，但在时域波形上，两者产生的干扰效果可能并无明显差异。 开关元件的开通和关断过程中的电压跳变是产生干扰的主要来源，开通时的dv/dt通常大于关断时，且这种差异与负载状态关系不大。因此，优化开关元件的驱动电路和脉冲控制是减少干扰的另一个重要方向。 减少开关电源对电网的干扰涉及多个层面，包括硬件选型、调制策略、滤波器设计以及屏蔽技术的应用。这些方法旨在确保开关电源既能高效工作，又能与电网和其他设备和谐共存，符合严格的电磁兼容标准，从而保证整个电力系统的稳定性和可靠性。