電容在開(kāi)關(guān)電源模塊的作用

一直以來(lái)，開(kāi)關(guān)電源模塊的電磁干擾是一個(gè)重要的解決點(diǎn)，從原理上來(lái)講電磁干擾主要來(lái)自于兩個(gè)方面，即傳導(dǎo)干擾和輻射的干擾。

傳導(dǎo)干擾是由于電路中寄生參數(shù)的存在，以及開(kāi)關(guān)電源中開(kāi)關(guān)器件的開(kāi)通與判斷，使得開(kāi)關(guān)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(dǎo)體中電流的變化會(huì)在其周圍空間中產(chǎn)生變化的磁場(chǎng)，而變化的磁場(chǎng)又產(chǎn)生變化的電場(chǎng)，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(duì)電網(wǎng)及電子設(shè)備產(chǎn)生的危害，設(shè)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(hào)，可防對(duì)外干擾。而Y電容主接地，常用于共模濾波，對(duì)稱使用，接于L于地或N于地之間，濾除L對(duì)地或N對(duì)地之間的差模信號(hào)。基于漏電流的限制，Y電容值不能太大。還有一點(diǎn)至重要的，新改進(jìn)的電路產(chǎn)生的問(wèn)題可能比原先的還要嚴(yán)重。

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分布供電方式具有節(jié)能、可靠、、經(jīng)濟(jì)和維護(hù)方便等優(yōu)點(diǎn)。已被大型計(jì)算機(jī)、通信設(shè)備、航空航天、工業(yè)控制等系統(tǒng)逐漸采納,也是超高速型集成電路的低電壓電源(3.3V)的為理想的供電方式。在大功率場(chǎng)合,如電鍍、電解電源、電力機(jī)車牽引電源、中頻感應(yīng)加熱電源、電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)電源等領(lǐng)域也有廣闊的應(yīng)用前景。簡(jiǎn)單理解就是類似電源適配器，你的電子產(chǎn)品要插電才能正常運(yùn)行，但是你總不能直接接220V使用，因?yàn)檫@樣會(huì)導(dǎo)致產(chǎn)品燒毀，因此就需要一個(gè)專門的轉(zhuǎn)換裝置。

電源的電磁干擾水平是設(shè)計(jì)中難的部分，設(shè)計(jì)人員能做的就是在設(shè)計(jì)中進(jìn)行充分考慮，尤其在布局時(shí)。由于直流到直流的轉(zhuǎn)換器很常用，所以硬件工程師或多或少都會(huì)接觸到相關(guān)的工作，本文中我們將考慮與低電磁干擾設(shè)計(jì)相關(guān)的兩種常見(jiàn)的折中方案

開(kāi)關(guān)電源不同于線性電源，開(kāi)關(guān)電源利用的切換晶體管多半是在全開(kāi)模式（飽和區(qū)）及全閉模式（截止區(qū)）之間切換，這兩個(gè)模式都有低耗散的特點(diǎn)，切換之間的轉(zhuǎn)換會(huì)有較高的耗散，但時(shí)間很短，因此比較節(jié)省能源，產(chǎn)生廢熱較少。理想上，開(kāi)關(guān)電源本身是不會(huì)消耗電能的。電壓穩(wěn)壓是透過(guò)調(diào)整晶體管導(dǎo)通及斷路的時(shí)間來(lái)達(dá)到。相反的，線性電源在產(chǎn)生輸出電壓的過(guò)程中，晶體管工作在放大區(qū)，本身也會(huì)消耗電能。但在實(shí)際應(yīng)用中，在模塊電壓相同情況下，每個(gè)模塊的輸出阻抗是不一樣的，輸出電壓細(xì)微的差別都將影響著輸出電流的變化。開(kāi)關(guān)電源的高轉(zhuǎn)換效率是其一大優(yōu)點(diǎn)，而且因?yàn)殚_(kāi)關(guān)電源工作頻率高，可以使用小尺寸、輕重量的變壓器，因此開(kāi)關(guān)電源也會(huì)比線性電源的尺寸要小，重量也會(huì)比較輕。

按照開(kāi)關(guān)管的開(kāi)關(guān)條件，DC/DC轉(zhuǎn)換器又可以分為硬開(kāi)關(guān)（Hard Switching）開(kāi)關(guān)電源和軟開(kāi)關(guān)（Soft Switching）兩種。硬開(kāi)關(guān)DC/DC轉(zhuǎn)換器的開(kāi)關(guān)器件 是在承受電壓或流過(guò)電流的情況下，開(kāi)通或關(guān)斷電路的，因此在開(kāi)通或關(guān)斷過(guò)程中將會(huì)產(chǎn)生較大的交疊損耗，即所謂的開(kāi)關(guān)損耗（Switching loss）。當(dāng)轉(zhuǎn)換器的工作狀態(tài)一定時(shí)開(kāi)關(guān)損耗也是一定的，而且開(kāi)關(guān)頻率越高，開(kāi)關(guān)損耗越大，同時(shí)在開(kāi)關(guān)過(guò)程中還會(huì)激起電路分布電感和寄生 電容的振蕩，帶來(lái)附加損耗，因此，硬開(kāi)關(guān)DC/DC轉(zhuǎn)換器的開(kāi)關(guān)頻率不能太高。結(jié)果，我的工作職責(zé)也發(fā)生了很大變化，我成了一名顧問(wèn)，幫助電源設(shè)計(jì)新手解決文中提到的一系列需要權(quán)衡的事宜及其他眾多問(wèn)題。