单片开关电源瞬态干扰及音频噪声抑制技术

单片开关电源瞬态干扰及音频噪声抑制技术《电子技术应用》!"""年第 #!期 $ % & 浪涌电压 $ ’ & 振铃电压图 # 瞬态电压的两种典型波形本文介绍抑制 ()*+,-./0 和 (-12+,-./0 系列单片开关电源瞬态干扰及音频噪声的方法，这对提高其电磁兼容性（345）至关重要。 ! 抑制瞬态干扰瞬态干扰是指交流电网上出现的浪涌电压、振铃电压、火花放电等瞬间干扰信号，其特点是作用时间极短，但电压幅度高、瞬态能量大。瞬态干扰会造成单片开关电源输出电压的波动；当瞬态电压叠加在整流滤波后的直流输入电压 ! 5 上，使 !...

《电子技术应用》!"""年第 #!期 $ % & 浪涌电压 $ ’ & 振铃电压图 # 瞬态电压的两种典型波形本文介绍抑制 ()*+,-./0 和 (-12+,-./0 系列单片开关电源瞬态干扰及音频噪声的方法，这对提高其电磁兼容性（345）至关重要。 ! 抑制瞬态干扰瞬态干扰是指交流电网上出现的浪涌电压、振铃电压、火花放电等瞬间干扰信号，其特点是作用时间极短，但电压幅度高、瞬态能量大。瞬态干扰会造成单片开关电源输出电压的波动；当瞬态电压叠加在整流滤波后的直流输入电压 ! 5 上，使 ! 5 超过内部功率开关管的漏 6源击穿电压 !（78）9+ 时，还会损坏 ()*+,-./0 芯片，因此必须采用抑制措施。 ! "! 瞬态电压的特点瞬态电压的两种典型波形分别如图 # $ % &、（’）所示。 $ % & 图是由国际电工委员会制定的 53:#"""6;6< 标准中给出的典型浪涌电压波形，! * 为浪涌电压的峰值，通常选 ! *= >"""? 的测试电压。" 是浪涌电压从 " @ >! * 上升到 " @ A! * 的时间间隔。" # 为上升时间，" #= # @ BC"=# @ !! D E>"F。浪涌电压降到 " @ """?（典型值）。第一个周期内的正向脉冲上升时间 " # = " @ ）!#"LM， # >"!# !；$增加 $ A 和 # ;，并将 $ G 换成 " @ #!N 普通电容器。 $ CO$ A 为安全电容，分别与高频变压器的引出端相连。其中，$ C 接初级直流高压的返回端，$ G 接次级返回端，$ A 接初级直流高压端。它们的公共端则经过滤波电感 # ; 接通大地。 # ; 用铁氧体磁环绕制而成。设计印制板时，连接 $ CO$ A 的各条印制导线应短而宽。采用上述连接方式可保证瞬态电流被 $ CO$ A 旁路掉，而不进入 ()*!"!I 中。此外，反馈绕组接地端和 $ ; 的引出端，各经一条单独导线接 ()*!"!I 的对应管脚。旁路电容 $ < 直接跨在控制端与源极上，以减小控制端上的噪声电压。%增加电阻 % B，其阻值范围在 !C"OB!"&，它与光耦合器发射极相串联。当控制环路失控时，% B 能限制峰值电流，使之小于芯片中关断触发器的关断电流。 ! "# "# 减小瞬态干扰的其他措施 ·为减小瞬态峰值电流，应在初、次级绕组之间绕 >O< 层 " @ " 所示。 # 抑制音频噪声单片开关电源的音频噪声用人耳即可听到，它主要是由电容器和高频变压器产生的。 # "! 电容噪声电介质材料具有压电效应，其形变大小单片开关电源瞬态干扰及音频噪声抑制技术石家庄市河北科技大学（"<""<;）沙占友薛树琦唱春来摘要：为确保单片开关电源正常工作，必须在电路设计和制造工艺上采取相应措施，有效地抑制瞬态干扰及音频噪声，为此阐述其抑制方法与改进电路。关键词：单片开关电源瞬态干扰音频噪声抑制电磁兼容性计算机应用 !# 万方数据《电子技术应用》!"""年第 #!期图 $ %&’()*&+,- 开关电源的改进电路 . / 0 . 1 0 图 ! 能抑制瞬态干扰的改进电路图 2 利用压敏电阻器钳位瞬态电压图 3 高频变压器内部结构与电场力的平方有关，二者呈线性或非线性关系。某些非线性电介质在常温下就具有压电效应，例如在 %45)*&+,- 漏极 67 吸收回路中使用的耐高压陶瓷电容器，是由非线性电介质钛酸钡等材料烧结而成的，在周期性尖峰电压的作用下，使电介质不断发生形变，能产生较大的音频噪声。采用耐高压的聚脂薄膜电容能降低电容噪声。 ! "! 高频变压器噪声高频变压器 88 或 89 型磁芯之间的吸引力，能使两个磁芯发生位移，绕组电流相互间的引力或斥力，也能使线圈产生偏移。此外，受机械振动时能导致周期性的形变。上述因素均会使高频变压器在工作时发出音频噪声。#": 以下单片开关电源的音频噪声频率，约为 #";!"<=>。为防止磁芯之间产生相对位移，通常以环氧树脂作胶合剂，将两个磁芯的 2 个接触面（含中心柱）进行粘接。但这种刚性连接方式的效果并不理想。因为这无法将音频噪声减至最低，况且胶合剂过多，磁芯在受机械应力时还容易折断。国外最近采用一种特殊的“玻璃珠”（ ?@/AA 1B/CA）胶合剂，来粘合 88、89 等类型的铁氧体磁芯，效果甚佳。这种胶合剂是把玻璃珠和胶着物按照 # D E 的比例配制而成的混合物，它在 #"" F7 以上的温度环境中放置 # 小时即可固化。但其作用与滚珠轴承有某种相似之处，固化后每个磁芯仍能独立地在小范围内变形或移位，而总体位置不变，这就对形变起到了抑制作用。用玻璃珠胶合剂粘接的高频变压器内部结构如图 3 所示。采用这种工艺可将音频噪声降低 $CG。给线圈浸入清漆、烘干之后，不仅能隔绝潮气，加强坚固性，还有助于减小音频噪声。不过灌入清漆后也会增大初级绕组的分布电容，降低高频变压器的固有谐振频率。 ! "# 抑制 $%&’()%*+, 开关电源中的音频噪声由 %&’()*&+,- 构成开关电源时，音频噪声主要是由钳位保护电路和 67 吸收回路产生的。为此可采取以下几种措施：（#）将 67H 型钳位保护电路中的二级管 IH，换成高压稳压管 IH>；把漏极 67 吸收回路中的高压陶瓷电容器换成压电效应很小的聚脂薄膜电容器。改进电路如图 $ 所示。（!）为进一步减小音频噪声，还可选择磁通密度较低的磁芯，例如当最大磁通密度从 "J2% 减小到 "J!% 时，可使音频噪声降低 #";#$CG。参考文献 # 沙占友 J 电磁兼容性的设计与测量 J电子测量技术， #EEK；（ 3） ! 沙占友 J单片开关电源的发展及其应用 J电子技术应用， !"""；!L（ #）（收稿日期：!"""M"LM#"）计算机应用 !! 万方数据

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