單片開關(guān)電源瞬態(tài)干擾及音頻噪聲抑制技術(shù)

1、    單片開關(guān)電源瞬態(tài)干擾及音頻噪聲抑制技術(shù)        沙占友 薛樹琦 唱春來 時間:2008年12月08日     字 體: 大 中 小        關(guān)鍵詞:        摘要：關(guān)鍵詞： 單片開關(guān)電源 瞬態(tài)干擾 音頻噪聲 抑制 電磁兼容性?本文介紹抑制TOPSwitc

2、h和TinySwitch系列單片開關(guān)電源瞬態(tài)干擾及音頻噪聲的方法，這對提高其電磁兼容性(EMI)至關(guān)重要。1 抑制瞬態(tài)干擾i上，使Vi超過內(nèi)部功率開關(guān)管的漏源擊穿電壓V(BR)DS時，還會損壞TOPSwitch芯片，因此必須采用抑制措施。1.1 瞬態(tài)電壓的特點瞬態(tài)電壓的兩種典型波形分別如圖1(a)、(b)所示。(a)圖是由國際電工委員會制定的IEC100045標(biāo)準(zhǔn)中給出的典型浪涌電壓波形，VP為浪涌電壓的峰值，通常選VP3000V的測試電壓。T是浪涌電壓從0.3VP上升到0.9VP的時間間隔。T1為上升時間，T11.67T1.2s±30。浪涌電壓降到0.5VP 所持續(xù)的時間為T2，T

3、250s。(b)圖示出由IEEE587標(biāo)準(zhǔn)中給出的典型振鈴電壓波形，其峰值也是3000V(典型值)。第一個周期內(nèi)的正向脈沖上升時間T10.5s、持續(xù)時間T10s；負(fù)向脈沖的峰值已衰減為0.6VP。1.2 抑制瞬態(tài)干擾的方法現(xiàn)以TOP202Y構(gòu)成7.5V、15W開關(guān)電源模塊的電路為例，闡述抑制瞬態(tài)干擾的方法。其改進(jìn)電路如圖2所示，主要做了以下改進(jìn)：將交流兩線輸入方式改成三線輸入方式，G端接通大地；采用兩級電磁干擾(EMI)濾波器，為避免兩個EMI濾波器在產(chǎn)生諧振時的干擾信號互相疊加，應(yīng)使L2(L3)10mH，L32L2；增加C9和L4，并將C8換成0.1F普通電容器。C7C9為安全電容，分別與高

4、頻變壓器的引出端相連。其中，C7接初級直流高壓的返回端，C8接次級返回端，C9接初級直流高壓端。它們的公共端則經(jīng)過濾波電感L4接通大地。L4用鐵氧體磁環(huán)繞制而成。設(shè)計印制板時，連接C7C9的各條印制導(dǎo)線應(yīng)短而寬。采用上述連接方式可保證瞬態(tài)電流被C7C9旁路掉，而不進(jìn)入TOP202Y中。此外，反饋繞組接地端和C4的引出端，各經(jīng)一條單獨導(dǎo)線接TOP202Y的對應(yīng)管腳。旁路電容C5直接跨在控制端與源極上，以減小控制端上的噪聲電壓。增加電阻R6，其阻值范圍在270620，它與光耦合器發(fā)射極相串聯(lián)。當(dāng)控制環(huán)路失控時，R6能限制峰值電流，使之小于芯片中關(guān)斷觸發(fā)器的關(guān)斷電流。?·為減小瞬態(tài)峰值電流

5、，應(yīng)在初、次級繞組之間繞35層0.05mm厚的聚酯絕緣膠布，使高頻變壓器的分布電容量降低。·TOPSwitch的外接散熱器應(yīng)與芯片上的小散熱板連通。若兩者之間加絕緣墊片，且散熱器與電路連通位置又不合適，則散熱器與小散熱板的分布電容就會和電路中的電感發(fā)生諧振，產(chǎn)生高頻振鈴電壓，使TOPSwitch中的關(guān)斷觸發(fā)器誤操作。·提高整流橋耐壓值并適當(dāng)增加輸入濾波電容C1的容量。·利用共模扼流圈對過大的共模干擾電流進(jìn)行抑制。·在110115VAC低壓輸入時，選擇TOPSwitchII系列產(chǎn)品，以提高芯片的漏源擊穿電壓值。·在交流進(jìn)線端并聯(lián)一只壓敏電阻器(V

6、SR)，對瞬態(tài)電壓進(jìn)行鉗位，電路如圖3所示。2 抑制音頻噪聲單片開關(guān)電源的音頻噪聲用人耳即可聽到，它主要是由電容器和高頻變壓器產(chǎn)生的。2.1 電容噪聲電介質(zhì)材料具有壓電效應(yīng)，其形變大小與電場力的平方有關(guān)，二者呈線性或非線性關(guān)系。某些非線性電介質(zhì)在常溫下就具有壓電效應(yīng)，例如在TOPSwitch漏極RC吸收回路中使用的耐高壓陶瓷電容器，是由非線性電介質(zhì)鈦酸鋇等材料燒結(jié)而成的，在周期性尖峰電壓的作用下，使電介質(zhì)不斷發(fā)生形變，能產(chǎn)生較大的音頻噪聲。采用耐高壓的聚脂薄膜電容能降低電容噪聲。2.2 高頻變壓器噪聲給線圈浸入清漆、烘干之后，不僅能隔絕潮氣，加強堅固性，還有助于減小音頻噪聲。不過灌入清漆后也會增大初級繞組的分布電容，降低高頻變壓器的固有諧振頻率。2.3 抑制TinySwitch開關(guān)電源中的音頻噪聲由TinySwitch構(gòu)成開關(guān)電源時，音頻噪聲主要是由鉗位保護(hù)電路和RC吸收回路產(chǎn)生的。為此可采取以下幾種措施：(1)將RC