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通信开关电源模块的抗干扰设计分析

通信开关电源模块的抗干扰设计分析

2018-05-07

    近年来,消费电子、通信、工业等行业推动了开关电源模块市场的快速发展,同时对电源要求也越来越高。通信电源是通信设备的心脏,具有小体积、重量轻、高效率、高可靠性等特点,但是在工作时容易受到干扰,下面来分析下通信电源的抗干扰问题,并提出一些可行性的建议。

 

    通信开关电源模块需要保证自身稳定工作,那么就要有很强的抗电磁干扰能力。常见的干扰源有:当开关电源大功率开关管工作在高压大电流的切换状态,导通切换为关断状态时形成浪涌电压,高次谐波成分会通过空间向外发射或通过电源线的传导从而构成干扰源。关断切换为导通状态时,开关变压器副方的整流二极管受反方向恢复特性的限制,产生尖峰状的反向电流,从而与二极管结电容引线电感等形成阻尼正弦振荡,含有大量的谐波成分,从而构成干扰。

 

    当通信电源工作在高电压大电流的工作状态下,引起干扰的原因有很多如:通信系统的高频信号对开关电源的电磁干扰开关电源的电路设计、PCB布线元器件的性能等对电源的干扰还有其它电子、电气设备产生干扰。按耦合通路可分为传导干扰辐射干扰按干扰信号对电路作用的形态不同分为共模干扰和差模干扰。

 

    通信电源一般是利用储能电感及电容器组成LC滤波电路,用于对差模及共模干扰信号的滤波及交流方波信号转换为平滑的直流信号。因为电感线圈的分布电容,会导致电感线圈的自谐振频率降低,会有大量的高频干扰信号穿过电感线圈沿着交流电源线或直流输出线向外传播。滤波电容器随着干扰信号频率的上升,将会导致电容量及滤波效果不断下降。同时不正确地使用滤波电容及引线过长也会产生电磁干扰。

 

    通信开关电源采用了有源功率因数校正,虽然控制复杂,但效果与负载无关,提高了功率因数,从而使性能更佳。因为采用软开关技术来降低电路开关功耗减少噪声,提高了效率及可靠性。但是软开关无损吸收电路多利用LC进行能量转移,利用二极管的单向导电性能实现能量的单向转换,所以谐振电路中的二极管也会成为电磁干扰源。

 

    为了增强通信开关电源模块的抗干扰性,可以从下面几个方面来入手。在电源设计时,可以从内部减少其干扰性,如:PCB的合理布线,尽量不走环线抑制高频开关变压器的噪声。干扰性强的摆在一起,低频低压干扰小的尽可能的远离减小回路包容的面积正负导线尽可能接近增强输入输出滤波电路,改善APFC电路的性能以及消除减小二极管的电流快速变化

 

    电源和其它的设备的干扰要隔离,切断干扰信号可以采用屏蔽及进行接地的方式。在通信端口及控制端口的小信号电路中,可采用具有抗静电干扰的器件。同时,单位脉冲干扰容易以共模的方式传入控制电路内,可选用吸收式滤波器消除,减小共模电感的分布电容加强输入电路的共模信号滤波,可以提高系统的抗干扰性及内部稳定工作

 

    综合分析印制通信电源传导干扰和辐射干扰,可采用缓冲器法,减少耦合路径法,减少寄生元件法等。针对外界干扰的小信号电路可以提高器件抗干扰能力开关电源在输入电路中容易受到共差模干扰,可以采用EMI滤波电路抑制并综合各种接地措施,可以提高整体的电磁兼容性。