高頻開關電源輔助電源電磁干擾(EMI)問題
隨著電源技術的發(fā)展，高頻開關電源控制從最初的模擬電路逐漸發(fā)展到微處理器、DSP等高集成度的控制器件，這些器件體積小、精密度高，但開關電源內(nèi)的電磁干擾、輻射相對其他通訊設備工作環(huán)境更強，這對輔助電源提出了更高的要求。本文對高頻開關電源內(nèi)輔助電源的工作特性和波形加以闡述，并著重根據(jù)實驗數(shù)據(jù)來分析高頻開關電源設計中應注意的問題和參數(shù)的選擇。
1高頻開關電源的干擾問題
:在目前的智能開關電源中，都有機內(nèi)微處理器或DSP，作機內(nèi)監(jiān)控和通訊之用。微處理芯片對供電電源要求很高，要求幅值相當穩(wěn)定，更不能帶有較大尖峰毛刺，造成電磁干擾，而且要求輔助電源的交流適應能力比整流器正常工作的范圍更廣,當整流器接上交流輸入電時，必須是監(jiān)控部分先正常工作，進行自檢和各種狀況的檢測，以確定整流器能否開機；如遇極高或極低交流電壓，整流器雖已停止工作，但監(jiān)控部分仍要正常工作，保持正常的監(jiān)控和通訊。
某些電源產(chǎn)品運行過程中曾出現(xiàn)無故復位等現(xiàn)象，在進行大功率開關電源的輔助電源設計的時候，對其進行分析，發(fā)現(xiàn)其輔助電源在不同交流輸入電壓、不同負載條件下存在比較多的問題：交流適應范圍窄，負載能力低，工作波形不穩(wěn)且極不對稱，出現(xiàn)偏磁，電磁干擾極嚴重等。
一般開關整流器輔助電源的工作原理是：輸入交流電經(jīng)整流成為高壓直流電，然后經(jīng)變換電路成為低壓高頻方波，再經(jīng)由整流濾波電路成為系統(tǒng)所需的平穩(wěn)低壓直流電，一般由三端穩(wěn)壓器穩(wěn)壓，由一路直流輸出提供高頻變換驅(qū)動脈沖控制環(huán)的電壓反饋信號。由功率變換的主回路上串電阻采樣作為電流反饋信號，功率變換管的驅(qū)動脈沖由UC3844等控制芯片及其外圍電路產(chǎn)生。 （注：交流低壓是輔助電源開始啟動工作時最低輸入電壓實測值）
可以看到，在較低的交流輸入電壓、無電流反饋條件下輔助變壓器已經(jīng)不能正常工作，其波形的脈寬是不一樣的，有的寬有的窄，而且發(fā)生抖動，示波器已無法穩(wěn)定地抓住波形。電流反饋，波形的脈寬也是有寬有窄，占空比達到了47%，而UC3844的最大占空比僅為50%，如果增加負載，輸出電壓會降低。
如何使輔助電源能在交流輸入的上極限、下極限電壓下穩(wěn)定工作，如何使輔助電源所帶負載從空載到過載的全范圍內(nèi)能穩(wěn)定正常工作，都有比較大的難度，這涉及幾方面的技術難題：功率器件的耐壓、過載能力；高頻變壓器的設計；驅(qū)動脈沖控制回路參數(shù)的選擇。
2解決方法
技術人員通過一定的理論分析和實驗摸索，對輔助變壓器和控制回路作了相應的改進，終于解決了這個問題。解決辦法是：調(diào)整輔助變壓器的匝比，改變原邊匝數(shù) Np，降低原副邊匝比比例，使低電壓時的占空比減小，遠小于UC3844規(guī)定的上限45%；將UC3844的電流反饋環(huán)節(jié)的RC濾波網(wǎng)絡進行參數(shù)調(diào)節(jié)，通過多次實驗摸索，終于獲得了比較理想的參數(shù)，濾波電容加大。再次在同樣條件下測試輔助變壓器的同一副邊繞組。
改進后的輔助電源無論在交流輸入極高或極低的情況下（且啟動工作電壓較改進前要低一些），還是在空載或帶重負載的情況下，其工作波形都較改進前更穩(wěn)定，脈寬對稱更均衡，而且?guī)лd能力明顯優(yōu)于改進前。對比在低輸入電壓下，改進后的占空比相對改進前的占空比下降了7％，表明輔助電源的交流輸入在增加負載的情況下，輸出電壓仍能保持穩(wěn)定，帶載能力明顯強于改進前，輔助電源改進工作取得了明顯效果。
3經(jīng)驗總結
在輔助電源的改進過程中，技術人員曾經(jīng)從多個方面入手，包括改變電壓反饋環(huán)的PI調(diào)節(jié)參數(shù)、改變脈沖頻率、增大副邊整流后的濾波電容等，但沒有找到問題根源，在交流輸入高低電壓、輕載和過載等情況下，其波形仍然抖動厲害，直流輸出電壓不穩(wěn)，在調(diào)節(jié)UC3844的電流反饋環(huán)節(jié)的RC濾波網(wǎng)絡參數(shù)時，也進行了多次實驗才找到了較為合適的匹配參數(shù)，由此可見，工程人員在進行理論分析之后仍需要通過不斷實驗來驗證改進結果。
1高頻開關電源的干擾問題
:在目前的智能開關電源中，都有機內(nèi)微處理器或DSP，作機內(nèi)監(jiān)控和通訊之用。微處理芯片對供電電源要求很高，要求幅值相當穩(wěn)定，更不能帶有較大尖峰毛刺，造成電磁干擾，而且要求輔助電源的交流適應能力比整流器正常工作的范圍更廣,當整流器接上交流輸入電時，必須是監(jiān)控部分先正常工作，進行自檢和各種狀況的檢測，以確定整流器能否開機；如遇極高或極低交流電壓，整流器雖已停止工作，但監(jiān)控部分仍要正常工作，保持正常的監(jiān)控和通訊。
某些電源產(chǎn)品運行過程中曾出現(xiàn)無故復位等現(xiàn)象，在進行大功率開關電源的輔助電源設計的時候，對其進行分析，發(fā)現(xiàn)其輔助電源在不同交流輸入電壓、不同負載條件下存在比較多的問題：交流適應范圍窄，負載能力低，工作波形不穩(wěn)且極不對稱，出現(xiàn)偏磁，電磁干擾極嚴重等。
一般開關整流器輔助電源的工作原理是：輸入交流電經(jīng)整流成為高壓直流電，然后經(jīng)變換電路成為低壓高頻方波，再經(jīng)由整流濾波電路成為系統(tǒng)所需的平穩(wěn)低壓直流電，一般由三端穩(wěn)壓器穩(wěn)壓，由一路直流輸出提供高頻變換驅(qū)動脈沖控制環(huán)的電壓反饋信號。由功率變換的主回路上串電阻采樣作為電流反饋信號，功率變換管的驅(qū)動脈沖由UC3844等控制芯片及其外圍電路產(chǎn)生。 （注：交流低壓是輔助電源開始啟動工作時最低輸入電壓實測值）
可以看到，在較低的交流輸入電壓、無電流反饋條件下輔助變壓器已經(jīng)不能正常工作，其波形的脈寬是不一樣的，有的寬有的窄，而且發(fā)生抖動，示波器已無法穩(wěn)定地抓住波形。電流反饋，波形的脈寬也是有寬有窄，占空比達到了47%，而UC3844的最大占空比僅為50%，如果增加負載，輸出電壓會降低。
如何使輔助電源能在交流輸入的上極限、下極限電壓下穩(wěn)定工作，如何使輔助電源所帶負載從空載到過載的全范圍內(nèi)能穩(wěn)定正常工作，都有比較大的難度，這涉及幾方面的技術難題：功率器件的耐壓、過載能力；高頻變壓器的設計；驅(qū)動脈沖控制回路參數(shù)的選擇。
2解決方法
技術人員通過一定的理論分析和實驗摸索，對輔助變壓器和控制回路作了相應的改進，終于解決了這個問題。解決辦法是：調(diào)整輔助變壓器的匝比，改變原邊匝數(shù) Np，降低原副邊匝比比例，使低電壓時的占空比減小，遠小于UC3844規(guī)定的上限45%；將UC3844的電流反饋環(huán)節(jié)的RC濾波網(wǎng)絡進行參數(shù)調(diào)節(jié)，通過多次實驗摸索，終于獲得了比較理想的參數(shù)，濾波電容加大。再次在同樣條件下測試輔助變壓器的同一副邊繞組。
改進后的輔助電源無論在交流輸入極高或極低的情況下（且啟動工作電壓較改進前要低一些），還是在空載或帶重負載的情況下，其工作波形都較改進前更穩(wěn)定，脈寬對稱更均衡，而且?guī)лd能力明顯優(yōu)于改進前。對比在低輸入電壓下，改進后的占空比相對改進前的占空比下降了7％，表明輔助電源的交流輸入在增加負載的情況下，輸出電壓仍能保持穩(wěn)定，帶載能力明顯強于改進前，輔助電源改進工作取得了明顯效果。
3經(jīng)驗總結
在輔助電源的改進過程中，技術人員曾經(jīng)從多個方面入手，包括改變電壓反饋環(huán)的PI調(diào)節(jié)參數(shù)、改變脈沖頻率、增大副邊整流后的濾波電容等，但沒有找到問題根源，在交流輸入高低電壓、輕載和過載等情況下，其波形仍然抖動厲害，直流輸出電壓不穩(wěn)，在調(diào)節(jié)UC3844的電流反饋環(huán)節(jié)的RC濾波網(wǎng)絡參數(shù)時，也進行了多次實驗才找到了較為合適的匹配參數(shù)，由此可見，工程人員在進行理論分析之后仍需要通過不斷實驗來驗證改進結果。
| 【上一個】 開關電源電磁干擾的抑制措施 | 【下一個】 開關電源選用以及使用注意事項 |
| ^ 高頻開關電源輔助電源電磁干擾(EMI)問題 |