开关 电源设计中的压电陶 瓷变压器采用蓝色端子作为输入红色端子作为输出,其 升压 比为 1.54,谐振频率为 134kRz,结合 电路设计方案 (如 2.2节)对压电陶瓷变 压器开关 电源进行具体电路设计 。
4 . 1电磁干扰( E MI ) 滤波器的设计
4.1.1 电磁干扰滤波器的作用及原理
电磁干扰(EMI)是因电磁波造成设备、传输通道或系统性能降低的一种电磁现象。
其冲突的本质就是电磁 兼容性 的缺乏,电网和电路 中的一些干扰源分裂的电磁能量从 一个 电子设备传输到另外一个 ,这种传输经 由辐射路径、传导路径或同时经过两种路 径 。电磁干扰会严重影响 电子电气 设备 的正常运行,甚至会使 电子元器件发生永 久性
的损坏。因此,必须采 取措施对 电磁干扰给予充分的抑 制。
电磁干扰的辐射路径表现为 电磁干扰能量通过磁场 或电场祸合 ,或 以干扰 源与受 扰设备间的 电磁波形式传播 。
而电磁干扰的传导路径表现为 电磁干扰能量通过 电源线 、数据线 、公共地线等而 产生或接收。传导干扰包含差模((DM)干扰和共模((CM)干扰两种类型。差模干扰(对称 模式)在系统两电源线(相线与中线)间产生干扰电压,而与地线无关。差模电流从一电 源线流入,从另一电源线流出。共模干扰(非对称模式)在每条相线、中线与地间产生 千扰 电压。共模电流从干扰源通过分布 电容流向地线 ,沿地线传播,再经每一电源线 返 回。
目前抑制电磁干扰的技术措施有屏蔽、接地(浮地、单点地和接地网)与滤波。其 中,滤波技术是抑制传导干扰最有 效和最经济的方法 。由于各种干扰在系统接 口处最 为严重,所以电磁干扰滤波器((EMI Filter)要插入到系统电源线的入口处,即要分别与 市网电压的相线(L)、中线因 和地线(G)接通。
开关电源输入电路中的电磁干扰滤波器有C型(纯电容),L型(一个电感、一个电 容)、T型(两个电感、一个电容)、II型(一个电感、两个电容)、双II型(对称绕在同一 磁芯上的两个电感、两个电容)等。对于较大功率的电路系统来说,其输入电路中的
电磁干扰滤波器大多采用 以双 II型滤波器为基础 的复式混合 型结构 .
目前被广泛采用的电磁千扰滤波器电路原理图如图 4.1,其中 L1与 L2, C1与 C2, C3与 C4组成电磁干扰滤波器,作用在于对差模一共模方式的电磁干扰(或射频干
D4接成电桥的形式。在单相交流电压的正半周(设a端为正,b端为负时是正半周), 整流二极管Dl, D3导通,电流流过D1、负载和D3,回到交流电源的负端。当D1, D3正向导通时,D2, D4因加反向电压而截止。在交流电压的负半周,整流二极管 D1, D3截止,D2, D4导通,电流流过 D2、负载和 D4,回到交流电源的负端。由 此可见,负载在一个周期内都有电流流过,而且始终是一个方向。通过负载 RL的电 流 1L以及电压 VL的波形如图4.10,显然,它们都是单方向的全波脉动波形 (康华光
等 , 1999)0
图 4.10桥式整流 电路波形图
假设 图 4.9中的整流二级管是理想二极管,即正向导通电阻为零 ,反 向电阻为无 穷大 。根据桥式整流原理,负载 电阻 RL上电压 VL是脉动 电压 ,即:
V i 一 fV 2 I s i n w t j
用傅立 叶级数展开为:
、 = 2 fV 2 , 、2 , r 2 - V ,
l+cosn; 1一n2r,b =03. (4.
、lj
:一 - j r 2 - ( ?
\万
_ 二c o s 2 w t - 二 c o s 4 w t - 二 c o s 6 w t _ 二
15)r 35z
式 中恒定分量即为负载电压 VL的平均值,因此有
: = 2 f 7 r一 V 2 0 . 9 V 2
直流 电流为
2f V, 0.9V,
1
, =一 =一
凡 汀 凡