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抗幹擾問題是現代電路設計中一個(ge) 很重要的環節,它直接反映了整個(ge) 係統的性能和工作的可靠性。在電力電子控製中,由於(yu) 其高壓和低壓控製信號同時並存,而且功率晶體(ti) 管的瞬時開關(guan) 也產(chan) 生很大的電磁幹擾,因此提高係統的抗幹擾能力也是該係統設計的一個(ge) 重要環節。形成幹擾的主要原因有如下幾點:
幹擾源,是指產(chan) 生幹擾的元件、設各或信號,用數字語言描述是指du/dt、di/dt大的地方。幹擾按其來源可分為(wei) 外部幹擾和內(nei) 部幹擾:外部幹擾是指那些與(yu) 儀(yi) 表的結構無關(guan) ,由使用條件和外界環境因素決(jue) 定的幹擾,如雷電、交流供電、電機等;內(nei) 部幹擾是由儀(yi) 表結構布局及生產(chan) 工藝決(jue) 定的,如多點接地選成的電位差引起的幹擾、寄生振蕩引起的幹擾、尖峰或振鈴噪聲引起的幹擾等。 敏感器件,指容易被幹擾的對象,如微控製器、存貯器、A/D轉換、弱信號處理電路等。 傳(chuan) 播路徑,是幹擾從(cong) 幹擾源到敏感器件傳(chuan) 播的媒介,典型的幹擾傳(chuan) 播路徑是通過導線的傳(chuan) 導、電磁感應、靜電感應和空間的輻射。
抗幹擾設計一般遵循下列三個(ge) 原則:抑製噪聲源,直接消除幹擾產(chan) 生的原因;切斷電磁幹擾的傳(chuan) 播途徑,或者提高傳(chuan) 遞途徑對電磁幹擾的衰減作用,以消除噪聲源和受擾設各之間的噪聲耦合;加強受擾設各抵抗電磁幹擾的能力,降低噪聲敏感度。目前,對係統的采用的抗幹擾技術主要有硬件抗幹擾技術和軟件抗幹擾技術。
噪聲一般指開關(guan) 電源自身在工作的過程中產(chan) 生的,能被人耳聽到頻率為(wei) 20-20kHz的音頻信號。電子和磁性元件的振蕩頻率在人耳聽覺範圍內(nei) 時,會(hui) 產(chan) 生能聽見的信號.這種現象在電力變換研究初期已為(wei) 人知.以50和60Hz工頻工作的變壓器常常產(chan) 生討厭的交流噪聲.如果負載以音頻元件調製,以恒定超聲頻率工作的開關(guan) 功率轉換器也會(hui) 產(chan) 生音頻噪聲。
變壓器產(chan) 生的音頻噪聲。在大多數反激式轉換器應用中,變壓器是主要的音頻噪聲源.試驗板上第一個(ge) 變壓器原型產(chan) 生的噪聲往往令人吃驚.采用眾(zhong) 所周知的恰當的結構技巧將基本上消除噪聲而不增加額外的費用.在裝配原型變壓器時要注意成品性能的可重複性。降低變壓器音頻噪聲的常見方法。首先變壓器要采用均勻浸漬,從(cong) 而能有效填充線圈與(yu) 線圈之間、線圈與(yu) 骨架之間、骨架與(yu) 磁芯之間的固有空隙,降低活動部件發生位移的可能性,必要時可以再磁性元件與(yu) 線路板接觸麵填充白膠或噴塗三防漆,進一步減小機械振動的空間,有效降低噪聲。
在條件允許的情況下盡量降低峰值磁通密度,要充分考慮高溫時的飽和磁通密度,留足夠餘(yu) 量防止工作曲線進入非線性區,可以有效降低變壓器的音頻噪聲,有實驗證明峰值磁通密度從(cong) 3000高斯降為(wei) 2000高斯即可將發出的噪音降低5 dB到15dB。條件允許可以使用非晶、超微晶合金等軟磁材料,它們(men) 的磁均勻一致性遠比一般鐵氧體(ti) 好得多,磁致伸縮效應趨於(yu) 零,因此對應力不敏感。
電容產(chan) 生的音頻噪聲。所有的絕緣材料在電場的壓力下均會(hui) 變形,這種電致伸縮效應與(yu) 電場強度的平方成正比。有些絕緣介質還呈現壓電效應,即與(yu) 電場強度成正比的線性位移.壓電效應通常是電容產(chan) 生噪聲的主要途徑。解決(jue) 的方法是把吸收回路用的高壓陶瓷電容換成電致伸縮效應很小的聚脂薄膜電容,這樣可以基本消除電容產(chan) 生的噪聲。 要確定陶瓷電容是否主要噪聲源,可以用不同絕緣體(ti) 的電容來替換.薄膜電容是性價(jia) 比不錯的替代品.但應注意替換品是否能經受得住反複的尖峰電流和電壓應力。