3D打印机电源等开关电源为什么会发生emi,有什么抑制办法吗?(三)
经过前面的几篇文章现已介绍了3D打印机电源等开关电源为什么会发生emi,首要从噪声上和元件上来分别介绍,本文就来接着说怎样抑制他们的办法。
3D打印机电源等开关电源的电磁兼容的三要素是干扰源、耦合通路和活络体,按捺以上任何一项都能够削减电磁干扰问题。3D打印机电源等开关电源作业在高电压大电流的高频开关状况时,其引起的电磁兼容性问题是比较复杂的。可是,仍契合根柢的电磁干扰模型,能够从三要素下手寻求按捺电磁干扰的办法。
为了处理输入电流波形畸变和下降电流谐波含量,3D打印机电源等开关电源需求运用功率因数校对(PFC)技能。PFC技能使得电流波形随从电压波形,将电流波形校对成近似的正弦波。然后下降了电流谐波含量,改进了桥式整流电容滤波电路的输入特性,一起也提高了开关电源的功率因数。软开关技能是减小开关器件损耗和改进开关器件电磁兼容特性的重要办法。开关器件注册和关断时会发生浪涌电流和尖峰电压,这是开关管发生电干搅扰及开关损耗的首要原因。运用软开关技能使开关管在零电压、零电流时进行开关转化能够有用地按捺电磁干扰。运用缓冲电路吸收开关管或高频变压器线圈两头的尖峰电压也能有用地改进电磁兼容特性。
输出整流二极管的反向恢复问题能够经过在输出整流管上串联一个饱满电感来抑制,
实践运用中,在输出整流二极管导通时,使饱满电感作业在饱满状况下,相当于一段导线;当二极管关断反向恢复时,使饱满电感作业在电感特性格况下,阻挠了反向恢复电流的大幅度改动,然后按捺了它对外部的干扰。
堵截电磁干扰传输途径——共模、差模电源线滤波器规划
3D打印机电源等开关电源线干扰能够运用电源线滤波器滤除,3D打印机电源等开关电源EMI滤波器根柢电路。一个合理有用的开关电源EMI滤波器应该对电源线上差模干扰和共模干扰都有较强的按捺效果。差模滤波元件和共模滤波元件分别对差模和共模搅扰有较强的衰减效果。
共模电感L1是在同一个磁环上由绕向相反、匝数相同的两个绕组构成。一般运用环形磁芯,漏磁小,效率高,可是绕线困难。当市网工频电流在两个绕组中流过期为一进一出,发生的磁场刚好抵消,使得共模电感对市网工频电流不起任何阻挠效果,能够无损耗地传输。如果市网中含有共模噪声电流经过共模电感,这种共模噪声电流是同方向的,流经两个绕组时,发生的磁场同相叠加,使得共模电感对干扰电流呈现出较大的感抗,由此起到了按捺共模干扰的效果。L1的电感量与EMI滤波器的额定电流I有关。
实践运用共模电感两个电感绕组因为绕制工艺的问题会存在电感差值,不过这种差值正好被运用作差模电感。所以,一般电路中不用再设置独立的差模电感了。共模电感的差值电感与电容CX1及CX2构成了一个∏型滤波器。这种滤波器对差模搅扰有较好的衰减。
除了共模电感以外,电容CY1及CY2也是用来滤除共模干扰的。共模滤波的衰减在低频时首要由电感器起效果,而在高频时大部分由电容CY1及CY2起效果。电容CY的挑选要根据实践状况来定,因为电容CY接于电源线和地线之间,接受的电压比较高,所以,需求有高耐压、低漏电流特性。核算电容CY漏电流的公式是
ID=2πfCYVcY 式中:ID为漏电流;f为电网频率。
差模搅扰按捺器一般运用低通滤波元件构成,简略的便是一只滤波电容接在两根电源线之间而构成的输入滤波电,只需电容挑选恰当,就能对高频干扰起到抑制效果。该电容对高频干扰阻抗甚底,故两根电源线之间的高频干扰能够经过它,它对工频信号的阻抗很高,故对工频信号的传输毫无影响。该电容的挑选首要考虑耐压值,只需满意功率线路的耐压等级,并能接受可预料的电压冲击即可。为了避免放电电流引起的冲击危害,CX电容容量不宜过大,一般在0.01~0.1μF之间。电容类型为陶瓷电容或聚酯薄膜电容。
运用屏蔽下降电磁活络设备的活络性
按捺辐射噪声的有用办法便是屏蔽。能够用导电功用超卓的资料对电场进行屏蔽,用磁导率高的资料对磁场进行屏蔽。为了避免变压器的磁场走漏,使变压器级耦合超卓,能够运用闭合磁环构成磁屏蔽,如罐型磁芯的漏磁通就显着比E型的小许多。开关电源的连接线,电源线都应该使用具有屏蔽层的导线,尽量避免外部干扰耦合到电路中。或许运用磁珠、磁环等EMC元件,滤除电源及信号线的高频干扰,可是,要注意信号频率不能遭到EMC元件的干扰,也便是信号频率要在滤波器的通带之内。整个开关电源的外壳也需求有超卓的屏蔽特性,接缝处要契合EMC规则的屏蔽要求。经过上述办法确保3D打印机电源等开关电源既不受外部电磁环境的干扰也不会对外部电子设备发生干扰。
在开关电源体积越来越小,功率密度越来越大的趋势下。EMI/EMC问题成为了3D打印机电源等开关电源稳定性的一个关键因素,也是一个简略忽视的方面。3D打印机电源等开关电源的EMI抑制技能在开关电源设计中占有很重要的方位。实践证明,EMI问题越早考虑、越早处理,费用越小、效果越好。