开关电源设计实战经验总结

开关电源的特征就是产生强电磁噪声,若不加严厉控制,将产生极大的干扰。下面引见的技术有助于降低开关电源噪声,能用于高灵活度的模仿电路。

电路和器件的选择
 
一个关键点是坚持dv/dt和di/dt在较低程度,有许多电路经过减小dv/dt和/或di/dt来减小辐射,这也减轻了对开关管的压力,这些电路包括ZVS(零电压开关).ZCS(零电流开关).共振形式。(ZCS的一种).SEPIC(单端初级电感转换器).CK(一套磁构造,以其创造者命名)等。
 减小开关时间并非一定就能惹起效率的进步,由于磁性元件的RF振荡需求强损耗的缓冲,最终能够察看到不时削弱的回程。运用软开关技术,固然会略微降低效率,但在俭省本钱和滤波/屏蔽所占用空间方面有更大的益处。
 阻尼
为了维护开关管免受由于寄生参数等要素惹起的振荡尖峰电压的冲击常需求阻尼,阻尼器连到有问题的线圈上,这也能够减小发射。
阻尼器有多品种型:从EMC角度看,RC阻尼器通常在EMC上是最好的,但比其他的发热多一些。权衡各方面的利害,在缓冲器中应慎重运用理性电阻。
 
散热器
 
散热器与集电极或TO247功率器件的漏极之间有50pF的电容,因而能够产生很强的发射。仅仅直接地把散热片连到机壳,这只是把噪声引向大地,很可能不能减小总体发射程度。
 
较好的做法是:把它们连到一恰当的电路结点——一次整流输出端,但要留意平安请求。具有屏蔽作用的绝缘隔离片能够衔接到开关管上,把它们屏蔽内层接至一次整流端,散热片要么悬浮要么连到机壳。
    散热片也能够经过电容连到有风险电压的线上,电容的引线和PCB轨线构成的电感可能会与电容“谐振”,这可对处理某些特殊频率上的问题特别有效。应该在样机上屡次实验,最终找到散热片的最佳装置办法。

整流器件
 
用于一次电源上的整流器和二次整流器,由于其反向电流,能够惹起大量的噪声,最好运用快速软开关型号的器件。
 
磁性元件有关问题及处理计划
 
特别需留意的是电感和变压器的磁路要闭合。例如,用环形或无缝磁芯,环形铁粉芯合适于存储磁能的场所,若在磁环上开缝,则需一个完整短路环来减小寄生走漏磁常。
 
初级开关噪声会经过隔离变压器的线圈匝间电容注入到次级,在次级产生共模噪声,这些噪声电流难以滤除,而且由于流过途径较长,便会产生发射现象。
 
一种很有效的技术是将次级地用小电容衔接到初级电源线上,从而为这些共模电流提供一条返回途径,但要留意平安,千万别超出平安规范标明的总的走漏地电流,这个电容也有助于次级滤波器更好的工作。
 
线圈匝间屏蔽(隔离变压器内)能够更有效地抑止次级上感应的初级开关噪声。固然也曾有过五层以上的屏蔽,但三层屏蔽更常见。靠近初级线圈的屏蔽通常连到一次电源线上,靠近次级线圈的屏蔽经常连到公共输出地(若有的话),中间屏蔽体普通连到机壳。在样机阶段最好重复实验以找到线圈匝间屏蔽的最好的衔接方式。
 
以上两项技术也能减小输入端上感应的次级开关噪声。恰当大小的输出电感能够将次级交流波形变成半正弦波,因而能够显著地减小变压器绕组间噪声(直流纹波)。


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