[發明專利]降低開關電源電磁噪聲的技術

有效

• 申請號: 200810062047.5
• 申請日: 2008-05-27
• 公開（公告）號: CN101594044A
• 公開（公告）日: 2009-12-02
• 發明（設計）人: 陳庭勛
• 申請（專利權）人: 陳庭勛
• 主分類號: H02M1/12
• 分類號: H02M1/12;H02M1/14;H02M1/44
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

一.技術領域

本發明專利涉及一種降低開關電路電磁噪聲的技術，屬于電磁兼容技術(EMC)領域，是電磁干擾(EMI)抑制技術在開關電源中的體現，為生產低電磁噪聲開關電源提供技術基礎，為開關電源替代某些線性電源創造條件。

二.背景技術

科技的進步帶來了生活上的便利的同時，大功率電子設備大量進入家庭，空間人為電磁能量每年急增，帶來了越來越多的電磁污染。開關電源是處于電磁干擾(EMI)突出的位置，體現在輻射與傳導兩方面。除了造成電磁輻射污染之外，目前的開關電源普遍存在輸出電壓中噪聲大的弊病，輸出直流電壓中寄存的噪聲電壓高的有幾百毫伏，較低的也有近百毫伏。其輸出電壓的穩定性也無法與串聯型穩壓電源相比，因而在許多場合的應用還是受到了較多限制。對電源質量要求較高之處，仍采用線性電源。這樣對提高電能利用率，縮小儀器設備的體積等方面有不利的一面。但由于開關電源的工作效率高，能量體積比大，仍受到電子、電氣、通信等各個行業的青睞，應用面有越來越廣的趨勢。

對于開關電源的電磁噪聲問題，工程技術人員正在通過各種措施努力加以改善。抑制噪聲的措施主要有濾波法、屏蔽法、短路環抑制、加平滑電路消振、在器件特性上進行改善、采用合適的線路布局等。對于任何設備而言，濾波都是解決電磁干擾的重要技術之一。因為設備中的導線是效率很高的接收和輻射天線，因此，設備產生的大部分輻射發射都是通過各種導線實現的。濾波可以有效地削弱導線上的這些干擾信號，防止電路中的干擾信號傳到導線上借助導線輻射。機箱的屏蔽是最主要的一種屏蔽技術，也有對局部電路加裝屏蔽罩的。對變壓器的漏磁輻射，通常采用外包短路環或者外加屏蔽罩的方法加以解決。對于整流管上電壓躍變引起的振蕩，通常采用加RC平滑電路以消振，或者采用軟恢復特性的二極管等。事實證明這些方法都是行之有效的。通過這些方法處理，可以有效抑制電源對外界的干擾，但仍然達不到與線性電源相比擬的高品質要求。

種種措施可以歸納為二個方向：一是從電磁噪聲形成的源頭上進行消除；二是對產生后噪聲進行衰減、隔離。電磁噪聲一旦形成之后，很難徹底消除。所以前者是最根本的方法，重點是破壞電磁噪聲產生的基礎條件。本發明所涉及的方法就是基于以上思想，其一是利用開關電源電路中幾個部件的物理效應，相互協調工作，消除振蕩的基礎條件，從而抑制了最突出的噪聲電壓。其二是利用合適的平滑電路，減緩電路中不可避免的電壓躍變的速度，從?而減弱因電壓躍變而產生的振蕩及其輻射。多種手段共同作用，提高開關電源輸出電壓的純凈度，接近線性電源的輸出質量。

本專利所涉及的電磁噪聲抑制技術是眾多抑制技術中的一類，適用于變壓器耦合電磁能量的開關電源。在實際制造低電磁噪聲的開關電源時，應該采用多種技術相結合，排除所有產生干擾的因素后，才能達到理想的目的。

電源是應用面最廣的一個電子裝置，是多數電子設備中必不可少的一個部件。配備一個高品質的電源，有利于提高電子設備的整體質量。因此，本專利所涉及的技術必定會有一個很好的應用前景。

三.發明內容

本發明針對于開關電源的激勵、變壓、整流、濾波四個部分電路。從技術層面上看，具有以下內容特點：

以PWM控制為基礎，巧妙地結合了若干個電感線圈的續流關系，降低電壓、電流的躍變量值。對于采用變壓器耦合電磁能量的開關電源，其變壓器中有原邊繞組和副邊繞組。在正激勵時間內，變壓器原邊的勵磁電流上升，變壓器磁芯的磁場能增加。在正激勵結束時，變壓器儲能通過電流形式釋放。普通電路中，變壓器放能(激勵管關閉)時其漏極(或集電極)電位迅速上升，是形成干擾脈沖的潛在因素；輸出端整流器件的電流、電壓突變是形成干擾噪聲的主要因素。本發明要求變壓器必須有二個副邊繞組成對使用，再加上輸出濾波電感配合使用。變壓器的原邊可以是一個繞組，如單向激勵式、全橋激勵式，也可以是兩個對稱繞組，如半橋激勵式、推挽激勵式。其中一個副邊繞組輸出正激勵電壓，送至濾波電感，不會引起電流躍變。另一個副邊繞組用以釋放原邊繞組勵磁電流所產生的變壓器磁場能，在輸出濾波電感的配合下，限制繞組感生電壓的上升速率，整流二極管上不出現突變的反向電壓；同時，又給輸出濾波電感起到續流作用，使得濾波電感不產生過高的自感電壓。具有以上特征性的電原理圖如附圖1所示。圖中用場效應管作為激勵管僅是一個例子，也可以采用其它的功率器件，如晶體三極管、IGBT元件等。