開關電源,又稱交換式電源、開關變換器,是一種高頻化電能轉換裝置,是電源供應器的一種。民熔開關電源利用的切換電晶體多半是在全開模式及全閉模式之間切換,這兩個模式都有低耗散的特點,切換之間的轉換會有較高的耗散,但時間很短,所以民熔開關電源比較節省能源,產生廢熱較少。民熔開關電源的高轉換效率是其一大優點,而民熔開關電源工作頻率高,也可以使用小尺寸、輕重量的變壓器,民熔開關電源重量也會比較輕。民熔開關電源產品廣泛應用於工業自動化控制、軍工設備、科研設備、LED照明等領域。
開關電源關於「 地」思考:
理想的地線應該是零電位、零阻抗的物理實體。在實際布線中,PCB板上的地線本身會有阻抗分量,也會有分布電容和電感組成的電抗分量;根據歐姆定律,電流通過時會有電壓降。地線與電源(電源和信號源)形成迴路。迴路中的電場會感應外部電磁場的射頻電流,這通常被稱為「噪聲」,從而引起電磁幹擾問題。下面小課堂主要分享一下開關電源接地的內容。品質的開關電源接地可以方便很多,就好比下圖的開關電源。
一、開關電源中地的分類
1、交流地:交流的零線,通常是產生噪聲的接地,應與大面積隔離;直流地:直流迴路「接地」,零電位參考點。
2、模擬地:各種模擬信號的零電位;數字地:又稱邏輯地,是數字電路的各種開關量(數字量)信號的零電位。
3、熱地:指變壓器一次接地,不與電網隔離帶電;冷得:指變壓器二次接地,與電網隔離,不帶電。
4、功率:大電流網絡裝置、電力電子、磁性裝置的零電位基準點;信號得:一般指感測變化信號的地線。
5、安全地:提供接地點電路,防止觸電危險;屏蔽地:對互聯電纜和主機架提供0V參考電壓或電磁屏蔽,防止靜電感應和磁場感應。
6系統地:整個系統模擬和數位訊號的共同參考點;浮得:以電路中的一個支路作為0V參考,不接地。
二、接地方式:單點接地、多點接地、混合接地、接地選取的原則
1、單點接地
是指所有電路的地線都連接到公共地線的同一點上,以減少接地迴路之間的相互幹擾。為了防止不同子系統中的電流和射頻電流通過同一個迴路,從而避免它們之間的共模噪聲耦合。根據不同系統的特點,可選擇串聯單點接地和並聯單點接地。
A、單點串聯接地:所有裝置的接地均接至接地母線,再通過母線與接地連接點相連。
優點:分布式傳輸的阻抗很小,布線簡單美觀。缺點:不適用於高頻電路(f≥1MHz),不適用於多電源電路電路。子系統之間存在共阻抗幹擾。由於分布電容對地的影響,會出現並聯諧振現象,使地線阻抗大大增加。
B、單點並聯接地:是指所有裝置的接地直接連接到接地接點,不共用接地母線。
優點:可防止系統中模塊間的共阻抗幹擾。缺點:不適用於高頻電路(f≥1MHz),會受到並聯諧振的影響。由於接地線較長,接地迴路阻抗不同,會加劇接地噪聲的影響,引起射頻問題。
2、多點接地
是指系統各部分就近接地,
優點:多導體並聯,可降低接地導體的總電感,提供較低的接地阻抗。缺點:每根接地線長度小於信號波長的1/20。多點接地會導致設備內部接地迴路多,從而降低設備對外界電磁場的抵抗力。當不同的模塊和設備聯網時,地線迴路容易產生電磁幹擾問題。
3、接地的一般選取原則
以最高頻率(對應波長為λ)為考慮對象,當傳輸線長度L>λ時,視為高頻電路,否則視為低頻電路。
(1)低頻電路(<1MHz)建議單點接地;(2)高頻電路(>10MHz)建議多點接地;(3)高頻和低頻電路採用混合接地。
4、混合接地
結合單點接地和多點接地的綜合應用,一般是在單點接地的基礎上,再通過一些電感或電容多點接地。它利用電感和電容器件在不同頻率下阻抗不同的特點,使接地系統在不同頻率下具有不同的接地結構,主要適用於混頻工作的電路系統。應注意區分模擬電路和數字電路的接地,以及它們的最佳公共連接點。
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