開關電源尖峰產生原因及如何抑制？-KIA MOS管
信息來源：本站 日期：2021-03-04
開關電源尖峰抑制-濾波電路
為減小電源尖峰干擾需要在電源進線端和電源輸出線端分別加入濾波電路。
電源進線端濾波器在電源進線端通常采用如圖1所示電路。該電路對共模和差模紋波干擾均有較好抑制作用。
圖中各元器件的作用：
(1) L1L2C1用于濾除差模干擾信號。
L1L2磁芯面積不宜太小，以免飽和。電感量幾毫亨至幾十事亨。C1為電源跨接電容，又稱X電容。用陶瓷電容或聚脂薄膜電容效果更好。電容量取0.22μF~0.47μF。
(2)L3,L4,C2,C3用于濾除共模干擾信號。
L3, L4要求圈數相同，一般取10, 電感量2mH左右。C2，C3為旁路電容，又稱Y電容。電容量要求2200PF左右。電容量過大。影響設備的絕緣性能。
在同一磁芯上繞兩個匝數相等的線圈。電源往返電流在磁芯中產生大小相等、方向相反的磁通。故對差模信號電感L3、L4不起作用(見圖2)，但對于相線與地線間共模信號，呈現為一個大電感。其等效電路如圖3所示。
由等效電路知:
表明，對共模信號Ug而言，共模電感呈現很大的阻抗。
開關電源尖峰抑制-輸出端濾波器
輸出端濾波器大都采用LC濾波電路。其元件選擇一般資料中均有。 為進一步降低紋波，需加入二次LC濾波電路。LC濾波電路中L值不宜過大，以免引起自激，電感線圈一般以1~2匝為宜。
電容宜采用多只并聯的方法，以降低等效串聯電阻。同時采樣回路中要加入RC前饋采樣網絡。
如果加入濾波器后，效果仍不理想，則要詳細檢查公共地線的長度、線徑是否合適。因為地線分布電感對抑制紋波極為不利。
導線長度I，線徑d與其電感量的關系為: L(μH)=0.002I[In(4I/d)-1](2)
開關電源尖峰抑制:二極管反向恢復時間引起之尖峰及其抑制
以單端反激電源為例(見圖4)
Us為方波,幅值為Um。功率管v截止時，VD1導通，而VD2截止。但當v導通時，Us極性反轉。VD2 導通,由于二極管之反向恢復特性，VD1不能立即截止，而是VD1, VD2同時導通。從而激起一個很大的電流尖峰。
(1) VD1反向恢復前期等效電路如圖5所示。圖中: RO為次級繞線電阻,引線電阻及二極管導通電阻之和;L0為變壓器漏感和引線電感之和。
由等效電路可得:
i=Um/R0[1-e- (RO/L0)t](3)
假定R0=0.235Ω, L0=0.13μHUm=23V,而電流在0.3μs內達到Im, 則可求出Im=41A。如此大的電流尖峰,若不加以抑制勢必損壞器件。
(2) VD1在反向恢復后期，接近關斷狀態，等效為一個結電容CD1:
由圖6知,CD1兩端電壓UC (t)為:
從以上各式看出，UC (t)是在Um基礎上疊加一個Uoe-atsin(ωt+θ)的正弦衰減振蕩。在VD1兩端激起一個電壓尖峰。
(3)由以上分析可看出,在反向恢復期間，由于二極管的反向恢復特性，二極管的電流不能突變。此效應與一個電感等效。為了抑制二極管尖峰，需在二極管兩端并聯電容C或RC緩沖網絡。
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