开关电源极性反转型拓扑电路原理

2018-10-23 16:23:11

1695 开关电源滤波

　　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首个干扰处理电路，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。

　　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。上述参数最重要的是插入损耗（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。