一文解析開關電源EMI濾波電路

2021-01-16 電子發燒友
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一文解析開關電源EMI濾波電路

民熔電氣課堂 發表於 2020-12-31 15:42:34

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。

1、交流輸入插座

這是交流電從外部輸入電源的第一道關卡。為防止電源的在線幹擾，避免電源線產生的交換噪聲通過電源線向外擴散，其他用電設備將在交流輸入端安裝一至二階EMI（電磁幹擾）濾波器（濾波器）。它的功能是一個低通濾波器，可以降低交流電中所含的高頻噪聲。聲學旁路或導地線只允許60Hz左右的波形通過。

上圖中，中心是一個集成EMI濾波器電源插座，濾波電路用鋼外殼包裹，可以更有效地避免噪聲洩漏；右側的EMI濾波電路是用小電路板製作的，通常是用在電源上，沒有足夠的深度安裝集成EMI濾波器，所以噪聲洩漏比鐵殼小；左插座X、CY電容器只加C（後面介紹）。在這種電源中，EMI濾波電路通常需要在主電路板上完成。如果主電路板上的EMI電路區域為空，則表示該區域元件被省略。

目前，帶有12cm風扇的電源內部空間不足以插上集成EMI濾波器，所以大多採用圖片左右兩邊的做法。

2、X電容、y電容

X電容在EMI濾波電路中用來橋接帶電導線（L）和中性線（n）之間的電容，用於消除電源線的低通正態噪聲。Y電容為跨接於浮接地（FG）和火線（L）/中性線（N）之間，用來消除高通常態及共態噪聲。

計算機電源中的FG點與金屬外殼、地線（E）和輸出端子0V/GND相連。因此，如果不接地線，輸入電源的電位差（VIN/2）的一半將通過兩個串聯的CY電容器被壓出。當人體接觸它時，有可能產生電現象。

3、共態扼流圈（交連電感）

共模扼流圈串聯在濾波電路中的帶電線路（L）和中性線（n）上，用於消除電力線的低通共態和射頻噪聲。有些電源的輸入電路可以設計成繞在磁芯上，也可以看作是一個簡單的共態扼流圈。

其外形有類似變壓器的環形和方形，並可看到一些裸露的線圈。所謂共態噪聲是指L/N線和地線e之間的噪聲，而正態噪聲是指L/N線和N線之間的噪聲。EMI濾波器的作用是消除和阻斷這兩種噪聲。

4、保險絲

保險絲是當流過它的電流值超過額定值時，通過保險絲與後端電路相連。電源中常用的保險絲為快熔型，最好是防爆型保險絲。該保險絲與普通保險絲最大的區別在於，外管為米色陶瓷管，填充防火材料，以避免熔斷時產生火花。

電路板的安裝方法為：固定式（兩端直接覆蓋線座焊接在電路板上）和可拆卸式（用金屬卡子固定）。下面的方形部件是一個溫度保險絲。這種保險絲固定在大功率水泥電阻或功率模塊的散熱片上。主要用於超溫保護，避免因過熱或火災而損壞部件。這種類型的保險絲與電流保險絲相結合可以保護電流和溫度。

編輯：hfy

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