由於電源适配器由於其開關器件工作在高頻通斷狀态,高頻的快速瞬變過程本身就是電磁幹擾源,它産生的電磁幹擾直接影響甚至危害到其他電子産品貨配套的産品的正常工作,解決這個問題的唯一辦法就是抗幹擾設計.電源适配器在設計上爲抑制電磁幹擾,有效的抗幹擾主要有印制闆布線抗幹擾,元器件布局抗幹擾,採取接地抗幹擾等抑制電磁幹擾手段來提高電源适配器的抗幹擾技術.
在電源适配器首先設計的時候注意印制闆布線抗幹擾的措施,印制電路闆的抗幹擾設計不僅與布局有關,而且與布線也有相當大的關系,開關電源PCB抗幹擾設計布線的原則:
相鄰電路之間不應該有過長的平行線,走線盡量避免平行,如果在設計印制電路闆時平行走線無法避免,可在兩條平行的信号線之間加一條地線
盡量拉開兩條平行的信号線之間的距離,以降低兩線之間電磁場的影響,使兩條平行的信号線上流過的電流方向相反
電容引線不能太長,尤其是高頻旁路電容不能有引線。
布線密度應綜合結構及電性能要求,力求簡單、均勻,導線最小寬度和間距不小於0.3mm,條件允許可适當加寬導線及間距
根據印制線路闆電流的大小,盡量加粗電源線,接地線寬度,減少環路阻抗,同時使電源線,地線的走向和數據傳遞的方向一緻
在裝配密度很高的印制電路闆時,多採用多層闆,可使印制導線的直流電阻R和自感L減小,從而減小印制導線的特性阻抗
在雙面闆設計中,除盡量加粗電源線和地線的線條外,還應該在電源線和地線之間留出一定的空間,以便安裝高頻特性好的去耦電容。
信号線最好集中於PCB闆的中央,力求靠近地線或用地包圍它,信号線避免長距離的平行線
控制回路與輸出回路分開,採用單點接地方式,大面積接地容易引出天線作用,建議不要採用大面積接地方式
在元器件布局是爲瞭減少噪聲的産生和防止由於噪聲所引起的誤動作,應該注意幾點原則:
應該根據印制闆的安裝方式,把易發熱的元器件安裝在印制闆的上方部位,以利於散熱;熱敏元件應遠離發熱元件
應盡量将相互關聯的元器件擺放在起以避免因器件離得太遠而造成印制線過長所帶來的幹擾
易受幹擾的元器件不能相互挨得太近,輸入和輸出元件應盡量遠離;脈沖電流流過的區域遠離輸入輸出端子,使噪聲源與出口分離
應将輸入信号和輸出信号盡量放置在引線端口附近,以避免因耦合路徑而産生的幹擾。
在電源适配器中,可發出電磁波的元器件有電感器,變壓器和功率器件等,通常在其周圍採用導電良好的金屬材料作爲屏蔽,使其電磁波産生衰減.對抗電磁波較弱的元器件,必要的情況下也應採取相應的屏蔽措施.,抑制電源适配器電磁幹擾的有效方法是屏蔽,就是利用導電良好的金屬材料對電場進行屏蔽,用導磁率高的材料對磁場進行屏蔽.用電磁屏蔽的方法解決EMI問題的好處是不會影響電路的正常工作.屏蔽技術可分爲對發出電磁波部位的屏蔽和易受電磁波影響的元器件的屏蔽.
開關電源電路闆在工作時會向外輻射噪聲,往往信号線經地傳遞到機殼,引起諧振,由機殼向外輻射強烈的輻射噪聲,這時應做到使用多層印制電路闆,以中間層作電源線或地線,将電源線密封在闆内,可有效預防電路輻射和接收噪聲.其一印制電路闆“滿接地”.繪制高頻電路時,除盡量加粗地線外,應把電路闆沒被占用的所有面積都作爲接地線,這樣可以有效降低寄生電感,減小噪聲輻射.
接地技術是開關電源抗幹擾技術和電磁兼容技術的重要内容之一,不正確的工作接地反而會增加幹擾.如地環路幹擾,共地線幹擾等.爲防止各種電路在工作中産生互相幹擾,使之能相互兼容地工作,根據電路的性質,将工作接地分爲不同的種類.
将電源适配器的交流地與直流地分開.大家都知道交流電源的零線是接地的,但由於存在接地電阻和其上流過的電流,導緻電源的零線電位並非爲大地的零電位.另外,交流電源的零線上往往存在很多幹擾如果交流電源地與直流電源地不分開,将對直流電源和後續的直流電路正常工作産生影響.因此,在開關電源中採用把交流電源地與直流電源地分開的浮地技術,可以隔離來自交流電源地線的幹擾.
模拟地與數字地分開,随著數字開關電源的開發,爲瞭抑制對數字芯片的幹擾,數字芯片與模拟電路必須進行隔離.在數字開關電源中,常用脈沖變壓器和線性光電耦合器進行數字電路與模拟電路信号的隔離,以提高整個電路的電磁兼容性.
功率地與弱電地分開,功率地是負載電路或功率驅動電路的零電位的公共基準地線.由於負載電路或功率驅動電路的電流較強,電壓較高,所以功率地線上的幹擾較大,因此功率地必須與其他弱電地分别設置,以保證整個系統穩定可靠的工作.
電源适配器在設計的開始就注意到以上介紹的原則,合理的對電磁幹擾採取抑制,就可以有效地提高開關電源的電磁兼容性解決電磁幹擾的問題.電源适配器是採用脈沖寬度調制技術,電源适配器主要包括輸入電網濾波器、輸入整流濾波器、逆變器、輸出整流濾波器、控制電路、保護電路組成.它的優點在於體積小,功率高,重量輕,方便攜帶,效率高,自身抗幹擾性強,輸入電壓範圍寬,特别是在歐美等地區對電源能效和待機功耗要求後開關電源就凸顯出瞭它的居多優點.所以電源适配器的應用範圍也越來越廣泛.
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