高性能艦載繪圖機(jī)要求在強(qiáng)電磁干擾(EMI)的環(huán)境下能正常工作,為此,繪圖機(jī)的各個(gè)系統(tǒng)和子系統(tǒng)其性能指標(biāo)必須滿足國家有關(guān)艦載電子設(shè)備的標(biāo)準(zhǔn)。為了滿足其性能要求,本文在一般穩(wěn)壓電源設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上,主要從形成電磁干擾的3個(gè)要素,即干擾源,傳播途徑和受干擾設(shè)備著手,介紹了在電源的設(shè)計(jì)過程中,如何抑制干擾源,直接消除干擾原因,切斷電磁干擾的途進(jìn);以及提高受干擾設(shè)備的抗擾能力,減低其對(duì)噪聲的敏感度。
1基本技術(shù)比較
1.1性能指標(biāo)
輸入:220 V±10%,50 Hz。
輸出電壓/穩(wěn)定工作電流:5 V/03 A±12 V/<±0.1 A
24 V/06 A 26~34 V(靜態(tài)可調(diào))/0.6 A峰值電流/穩(wěn)定工作電流:>2 A
功率相關(guān)性:各路輸出應(yīng)能同時(shí)達(dá)到大值。
EMI通過國家有關(guān)艦載電子設(shè)備標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試。
1.2基本技術(shù)
電子設(shè)備在工作時(shí),需要穩(wěn)定的直流電壓。電網(wǎng)一般是220 V,50 Hz,電壓波動(dòng)可達(dá)±10%,而且可能含有尖峰、浪涌或高頻干擾。因此直流穩(wěn)壓電源需要完成以下任務(wù):
①AC-DC高效轉(zhuǎn)換;
�、谳敵鲭妷悍(wěn)定;
③抑制電網(wǎng)上的干擾,較小的傳導(dǎo)發(fā)射及電磁輻射。
從基本原理上,有線性穩(wěn)壓電源及開關(guān)電源。
1.3線性穩(wěn)壓電源
并聯(lián)型線性穩(wěn)壓電源用并聯(lián)穩(wěn)壓二極管吸收額外的電流,要求輸入電源具有較高內(nèi)阻,適用于負(fù)載電流較小的場(chǎng)合。效率低。
串聯(lián)型線性穩(wěn)壓電源在輸入電源及負(fù)載之間串聯(lián)電壓調(diào)整管,將Vin-Vout轉(zhuǎn)換為調(diào)整管上的發(fā)熱。使用雙極型晶體管時(shí)需要較大的壓差(通常超過2 V),功率電感使用MOS管時(shí)可以在極小的壓差(100 mV)下工作,但允許電流較小,且成本較高。
效率分析當(dāng)輸入電壓范圍為220 V±10%時(shí),整流濾波后的電壓為Vin±10%。串聯(lián)型穩(wěn)壓電路要求Vin-10%-Vout>dV。dV為輸入輸出小壓差,對(duì)雙極型調(diào)整管,dV>2 V。效率:
可見,在輸入電壓低時(shí),線性電源具有高的效率。當(dāng)輸出電壓較低時(shí),2 V壓差對(duì)效率有嚴(yán)重影響。
1.4開關(guān)電源
�。�1)基本原理
以脈沖形式將輸入直流電源的能量?jī)?chǔ)存到電感或電容中,再用整流濾波方法將電感或電容兩端的電壓轉(zhuǎn)換為直流電壓。入電壓可以是經(jīng)變壓器降壓整流濾波的,也可以直接對(duì)市電整流濾波,甚至對(duì)市電只整流不濾波(EMI極�。�,在功率很小時(shí)還可以用串聯(lián)電容降壓的方法。調(diào)整方法可以是寬度調(diào)制或頻率調(diào)制。
由于調(diào)壓器件工作于開關(guān)方式,因此效率極高(一般90%),且允許輸入電壓大范圍變化。當(dāng)脈沖頻率較高時(shí),儲(chǔ)能及濾波器件可以較小,因此體積很小,甚至不需要電源變壓器。
(2)開關(guān)電源的缺點(diǎn)
由于調(diào)壓器件工作于開關(guān)方式,因此dV,dI很大,容易產(chǎn)生較強(qiáng)的傳導(dǎo)發(fā)射及輻射發(fā)射。
�。�3)輸出端的濾波器件應(yīng)嚴(yán)格篩選
電容器應(yīng)具有較好的高頻響應(yīng),較低的ESR。由于開關(guān)頻率較高,因此無論輸入輸出端都有較強(qiáng)的高頻差模傳導(dǎo)發(fā)射。由于高低電位段具有不同的對(duì)地阻抗;而且地線網(wǎng)絡(luò)對(duì)高頻有較大阻抗,使兩條線對(duì)大地形成不同的阻抗,即,對(duì)高頻差模電壓產(chǎn)生不同的相移,則這種差模電壓會(huì)轉(zhuǎn)化為共模電壓。共模干擾一旦產(chǎn)生,就很難濾除。
綜上所述,設(shè)計(jì)開關(guān)電源時(shí),應(yīng)盡量減少高頻傳導(dǎo)發(fā)射及磁場(chǎng)輻射。為了減少高頻共模干擾,需注意合理布線,降低高頻阻抗,減少環(huán)路面積。
開關(guān)電源通常要求輸入、輸出EMI濾波器。