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3D打印機電源等開關(guān)電源為什么會產(chǎn)生emi，有什么抑制方法嗎？（三）

來源：發(fā)布時間：2019-05-29 點擊量：1111

3D打印機電源等開關(guān)電源為什么會產(chǎn)生emi，有什么抑制方法嗎？（三）

通過前面的幾篇文章已經(jīng)介紹了3D打印機電源等開關(guān)電源為什么會產(chǎn)生emi，主要從噪聲上和元件上來分別介紹，本文就來接著說怎么抑制他們的方法。

3D打印機電源等開關(guān)電源的電磁兼容的三要素是干擾源、耦合通路和敏感體，抑制以上任何一項都可以減少電磁干擾問題。3D打印機電源等開關(guān)電源工作在高電壓大電流的高頻開關(guān)狀態(tài)時，其引起的電磁兼容性問題是比較復(fù)雜的。但是，仍符合基本的電磁干擾模型，可以從三要素入手尋求抑制電磁干擾的方法。

為了解決輸入電流波形畸變和降低電流諧波含量，3D打印機電源等開關(guān)電源需要使用功率因數(shù)校正（PFC）技術(shù)。PFC技術(shù)使得電流波形跟隨電壓波形，將電流波形校正成近似的正弦波。從而降低了電流諧波含量，改善了橋式整流電容濾波電路的輸入特性，同時也提高了開關(guān)電源的功率因數(shù)。

軟開關(guān)技術(shù)是減小開關(guān)器件損耗和改善開關(guān)器件電磁兼容特性的重要方法。開關(guān)器件開通和關(guān)斷時會產(chǎn)生浪涌電流和尖峰電壓，這是開關(guān)管產(chǎn)生電磁干擾及開關(guān)損耗的主要原因。使用軟開關(guān)技術(shù)使開關(guān)管在零電壓、零電流時進行開關(guān)轉(zhuǎn)換可以有效地抑制電磁干擾。使用緩沖電路吸收開關(guān)管或高頻變壓器初級線圈兩端的尖峰電壓也能有效地改善電磁兼容特性。

輸出整流二極管的反向恢復(fù)問題可以通過在輸出整流管上串聯(lián)一個飽和電感來抑制，
實際使用中，在輸出整流二極管導(dǎo)通時，使飽和電感工作在飽和狀態(tài)下，相當(dāng)于一段導(dǎo)線；當(dāng)二極管關(guān)斷反向恢復(fù)時，使飽和電感工作在電感特性狀態(tài)下，阻礙了反向恢復(fù)電流的大幅度變化，從而抑制了它對外部的干擾。

切斷電磁干擾傳輸途徑——共模、差模電源線濾波器設(shè)計
 3D打印機電源等開關(guān)電源線干擾可以使用電源線濾波器濾除，3D打印機電源等開關(guān)電源EMI濾波器基本電路。一個合理有效的開關(guān)電源EMI濾波器應(yīng)該對電源線上差模干擾和共模干擾都有較強的抑制作用。差模濾波元件和共模濾波元件分別對差模和共模干擾有較強的衰減作用。

共模電感L1是在同一個磁環(huán)上由繞向相反、匝數(shù)相同的兩個繞組構(gòu)成。通常使用環(huán)形磁芯，漏磁小，效率高，但是繞線困難。當(dāng)市網(wǎng)工頻電流在兩個繞組中流過時為一進一出，產(chǎn)生的磁場恰好抵消，使得共模電感對市網(wǎng)工頻電流不起任何阻礙作用，可以無損耗地傳輸。如果市網(wǎng)中含有共模噪聲電流通過共模電感，這種共模噪聲電流是同方向的，流經(jīng)兩個繞組時，產(chǎn)生的磁場同相疊加，使得共模電感對干擾電流呈現(xiàn)出較大的感抗，由此起到了抑制共模干擾的作用。L1的電感量與EMI濾波器的額定電流I有關(guān)。

實際使用共模電感兩個電感繞組由于繞制工藝的問題會存在電感差值，不過這種差值正好被利用作差模電感。所以，一般電路中不必再設(shè)置獨立的差模電感了。共模電感的差值電感與電容CX1及CX2構(gòu)成了一個∏型濾波器。這種濾波器對差模干擾有較好的衰減。

除了共模電感以外，電容CY1及CY2也是用來濾除共模干擾的。共模濾波的衰減在低頻時主要由電感器起作用，而在高頻時大部分由電容CY1及CY2起作用。電容CY的選擇要根據(jù)實際情況來定，由于電容CY接于電源線和地線之間，承受的電壓比較高，所以，需要有高耐壓、低漏電流特性。計算電容CY漏電流的公式是
ID=2πfCYVcY 式中：ID為漏電流；f為電網(wǎng)頻率。

差模干擾抑制器通常使用低通濾波元件構(gòu)成，最簡單的就是一只濾波電容接在兩根電源線之間而形成的輸入濾波電，只要電容選擇適當(dāng)，就能對高頻干擾起到抑制作用。該電容對高頻干擾阻抗甚底，故兩根電源線之間的高頻干擾可以通過它，它對工頻信號的阻抗很高，故對工頻信號的傳輸毫無影響。該電容的選擇主要考慮耐壓值，只要滿足功率線路的耐壓等級，并能承受可預(yù)料的電壓沖擊即可。為了避免放電電流引起的沖擊危害，CX電容容量不宜過大，一般在0.01～0.1μF之間。電容類型為陶瓷電容或聚酯薄膜電容。

使用屏蔽降低電磁敏感設(shè)備的敏感性
抑制輻射噪聲的有效方法就是屏蔽。可以用導(dǎo)電性能良好的材料對電場進行屏蔽，用磁導(dǎo)率高的材料對磁場進行屏蔽。為了防止變壓器的磁場泄露，使變壓器初次級耦合良好，可以利用閉合磁環(huán)形成磁屏蔽，如罐型磁芯的漏磁通就明顯比E型的小很多。開關(guān)電源的連接線，電源線都應(yīng)該使用具有屏蔽層的導(dǎo)線，盡量防止外部干擾耦合到電路中。或者使用磁珠、磁環(huán)等EMC元件，濾除電源及信號線的高頻干擾，但是，要注意信號頻率不能受到EMC元件的干擾，也就是信號頻率要在濾波器的通帶之內(nèi)。整個開關(guān)電源的外殼也需要有良好的屏蔽特性，接縫處要符合EMC規(guī)定的屏蔽要求。通過上述措施保證 3D打印機電源等開關(guān)電源既不受外部電磁環(huán)境的干擾也不會對外部電子設(shè)備產(chǎn)生干擾。

在開關(guān)電源體積越來越小，功率密度越來越大的趨勢下。EMI/EMC問題成為了3D打印機電源等開關(guān)電源穩(wěn)定性的一個關(guān)鍵因素，也是一個最容易忽視的方面。3D打印機電源等開關(guān)電源的EMI抑制技術(shù)在開關(guān)電源設(shè)計中占有很重要的位置。實踐證明，EMI問題越早考慮、越早解決，費用越小、效果越好。如果想了解更多內(nèi)容請持續(xù)關(guān)注成良官網(wǎng)。

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