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電容在開關電源模塊的作用
一直以來,開關電源模塊的電磁干擾是一個重要的解決點,從原理上來講電磁干擾主要來自于兩個方面,即傳導干擾和輻射的干擾。
傳導干擾是由于電路中寄生參數(shù)的存在,以及開關電源中開關器件的開通與判斷,使得開關電源在交流輸入端產(chǎn)生較大的共模干擾和差模干擾。
輻射的干擾是指由于導體中電流的變化會在其周圍空間中產(chǎn)生變化的磁場,而變化的磁場又產(chǎn)生變化的電場,這一變化電流的幅值和頻率決定其產(chǎn)生的電磁的大小以及其作用范圍。
為了減輕和抵抗這些電磁干擾對電網(wǎng)及電子設備產(chǎn)生的危害,設了X電容和Y電容,其中X電容主濾波作用,常用于差模濾波,與共模電感匹配,并聯(lián)在輸入的兩端,濾除L、N線之間的差模信號,可防對外干擾。而Y電容主接地,常用于共模濾波,對稱使用,接于L于地或N于地之間,濾除L對地或N對地之間的差模信號。基于漏電流的限制,Y電容值不能太大。多個電源模塊并聯(lián)應用的方法工程師在設計電源系統(tǒng)時,當一個電源模塊無法滿足系統(tǒng)設計要求,通常會采用多個電源模塊并聯(lián)應用。
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傳統(tǒng)的交流-直流(AC-DC)變換器在投運時,將向電網(wǎng)注入大量的諧波電流,引起諧波損耗和干擾,同時還出現(xiàn)裝置網(wǎng)側功率因數(shù)惡化的現(xiàn)象,即所謂“電力公害”,例如,不可控整流加電容濾波時,網(wǎng)側三次諧波含量可達(70~80)%,網(wǎng)側功率因數(shù)僅有0.5~0.6。電力有源濾波器是一種能夠動態(tài)抑制諧波的新型電力電子裝置,能克服傳統(tǒng)LC濾波器的不足,是一種很有發(fā)展前途的諧波抑制手段。濾波器由橋式開關功率變換器和具體控制電路構成。與傳統(tǒng)開關電源的區(qū)別是:(l)不僅反饋輸出電壓,還反饋輸入平均電流; (2)電流環(huán)基準信號為電壓環(huán)誤差信號與全波整流電壓取樣信號之乘積。自八十年代后期開始,這一方向已成為國際電力電子學界的研究熱點,數(shù)量逐年增加,應用領域不斷擴大。
諧波系列的電磁干擾幅度受Q1和Q2的通斷影響。在測量漏源電壓VDS的上升時間tr和下降時間tf,或流經(jīng)Q1和Q2的電流上升率di/dt 時,可以很明顯看到這一點。這也表示,我們可以很簡單地通過減緩Q1或Q2的通斷速度來降低電磁干擾水平。事實正是如此,延長開關時間的確對頻率高于 f=1/πtr的諧波有很大影響。不過,此時必須在增加散熱和降低損耗間進行折中。盡管如此,對這些參數(shù)加以控制仍是一個好方法,它有助于在電磁干擾和熱性能間取得平衡。具體可以通過增加一個小阻值電阻(通常小于5Ω)實現(xiàn),該電阻與Q1和Q2的柵極串聯(lián)即可控制tr和tf,你也可以給柵極電阻串聯(lián)一個 “關斷二極管”來獨立控制過渡時間tr或tf(見圖3)。這其實是一個迭代過程,甚至連經(jīng)驗豐富的電源設計人員都使用這種方法。我們的終目標是通過放慢晶體管的通斷速度,使電磁干擾降低至可接受的水平,同時保證其溫度足夠低以確保穩(wěn)定性。一般控制方式有兩種:REM與-VIN(參考地)相連,遙控關斷,要求VREF<。
模塊化是開關電源發(fā)展的總體趨勢,可以采用模塊化電源組成分布式電源系統(tǒng),可以設計成N 1冗余電源系統(tǒng),并實現(xiàn)并聯(lián)方式的容量擴展。針對開關電源運行噪聲大這一缺點,若單獨追求高頻化其噪聲也必將隨著增大,而采用部分諧振轉換電路技術,在理論上即可實現(xiàn)高頻化又可降低噪聲,但部分諧振轉換技術的實際應用仍存在著技術問題,故仍需在這一領域開展大量的工作,以使得該項技術得以實用化。電力電子技術的不斷創(chuàng)新,使開關電源產(chǎn)業(yè)有著廣闊的發(fā)展前景。要加快我國開關電源產(chǎn)業(yè)的發(fā)展速度,就必須走技術創(chuàng)新之路,走出有中國特色的產(chǎn)學研聯(lián)合發(fā)展之路,為我國國民經(jīng)濟的高速發(fā)展做出貢獻。電源模塊外圍電容如何選型隨著科技時代的發(fā)展,模塊電源越來越受市場青睞,在使用模塊電源的時候,應該如何提高模塊電源的穩(wěn)定性和可靠性呢。