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功率因数校正电路抗电磁干扰设计

张银行  
【摘要】:目前,伴随着高新技术的迅速发展,有关电磁干扰技术的研究正在不断地深入到生活的各个领域当中,同时,电子设备产品的高效低耗和电磁兼容要求也越来越被人们所重视和深化。电磁兼容(EMC)的定义:“采用一定的技术手段,使同一电磁环境中的各种电子、电气设备都能正常工作,并且不干扰其他设备的正常工作,这就是电磁兼容”。换言之,各种各样的电子设备在一定的电磁环境下能够互不干扰正常工作,那么它们是兼容的。在对电子设备进行电磁兼容设计时,一要求保能够抗电磁干扰,二要求保电磁干扰的产生不超过规定的限制。 在电子产品的设计过程中,各种电流变换电路,包括交流变直流,直流变交流,交流变交流,直流变直流等,已经在很多专业领域得到了普遍的应用,同时,在工程和工业生产设计的电路中利用这些电子元器件进行电能转换的技术也已经非常成熟了,随之而来的新问题也就多了,比如在功率因数校正电路当中,必须首先要考虑电路达到较高的功率因数,同时电路中各种电子开关器件达到电磁兼容目的。电源的功率因数涉及到电力的品质,功率因数越低,电路产生的各次谐波分量就越大,势必意味着电路利用电能的效率就会越低,谐波分量严重时甚至会影响整个电路。为达到高能低耗的目的,就要设计各种各样的功率因数校正电路来解决这个问题,一个设计成功的功率因数校正电路既能让功率因数接近于1,同时也能够极大地降低由于电路中各次谐波电流所造成的电能损耗。 目前,我国对电磁干扰的研究与应用已经有数十年历史了,在一些电子电路设计中,各种电子器件之间的电磁兼容问题在系统初步设计阶段越来越多地被人们重视起来。例如开关电源电路,该电路的一个重要硬性指标就是高功率因数,为了达到这一指标,在电源电路的设计中就要选择各种电子开关元器件,来进行电能的变换。所以实际工作时,电源电路中的电子器件都是以很高的频率次数进行各自状态切换的。那么,电子器件以较高的频率来转换工作状态时,就会不可避免地引起功率因数校正电路中各种电子元器件之间的相互干扰现象,这就是工业和学术上所定义的电磁噪声干扰现象。一般情况下,电路中的电磁干扰噪声传递的途径有以下几种,如电子器件工作时的耦合、电子器件之间的连线和电磁信号向空间辐射等方式,不管经过哪种方式,这些噪声最终都会影响到电路中的其他器件,严重的时候就会干扰和影响电路系统中对干扰噪声信号比较敏感的开关器件,这个时候就会引起电源开关的错误动作反应等问题,因此,世界上一些发达的国家和一些特殊的电源制造行业对电子设备产品的电磁兼容问题都作出了明确的规范。一般情况下,为了在达到电磁兼容的目的,工程师在设计电源电路时,经常采用的抑制噪声信号的方法就是阻断噪声干扰的有效传递路径和合理设计电路器件和线路布局。 本文在满足功率因数和滤波标准的前提下,分析了功率因数校正电路的工作原理,干扰噪声产生的原因和种类,并对尝试功率因数校正电路进行了抗电磁干扰设计的研究,为所有需要运用到功率因数校正电路的电路,提供一种基于差模滤波器电路的抗电磁十扰设计思路。


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