3.2.5 濾波電路

1.高頻開關整流器濾波電路

高頻開關整流器的工作過程與線性穩壓電源完全不同，對濾波也有特殊的要求。-般由 輸入濾波、工頻濾波、輸出濾波以及防輻射干擾等幾個基本電路組成。

（1）輸入濾波電路

輸入濾波是接在交流電網和開關整流器輸入之間的濾波裝置，其作用是抑制交流電網中 的高頻T?擾串入整流器，同時也抑制整流器本身對交流電網的反干擾。圖3-16所示為一個具 有電咨和共模扼流線圈所組成的輸入濾波電路，其中h和是繞在同一閉路磁環中的兩個 匝數相同、在同名端輸入一同向電流產生相同磁通的線闡。濾波電路一般可封裝在磁屏蔽盒 內，采用可靠接地，以衰減或消除外來的干擾（干擾可分為差模干擾和共模干擾）。圖 3-16中，C1和C4為高頻旁路電容，L3為常態電感，它們用來消除線路的差模干擾：C2、 C3、C5、06和共模扼流線圈L1、L2用來消除 共模干擾。如果一級輸入濾波不夠，可采用多級濾波器。

圖3-17所示為共模扼流線圈原理圖。由于多種原因，在電網輸入端大小相等、方向相同的共模干擾信號，由于電感線圈L1、L2電感量相等，所以其產生的磁通相 互疊加呈高阻抗，扼制共模干擾進入整流器；當為差 模信號時，在扼流線圈兩輸入端~進一出，電感線圈 L1, L2產生的磁通相互抵消，相當于沒接電感。因此，對于高頻的差模干擾可采用常態電感和高頻旁路電容來消除。

　　（2）工頻濾波電路

工頻濾波器（又稱平滑濾波器〉是接在工頻整流 器與逆變電路之間。工頻濾波將工頻整流后的脈動電 流變為平滑直流外，同時還能抑制一些高頻干擾。與輸入濾波相類似，其濾波電路也主要由 電容和電感組合構成，但因為是工頻濾波，頻率較低，所以濾波元件的取值和體積都比較大。

（3）輸出濾波電路

輸出濾波電路接在整流器與負載之間，但由于輸出端是一種低電壓大電流的工作狀態， 故對輸出濾波元件的選用需要考慮多方影響因素。例如，在高頻開關電源中，因電流尖峰的 存在，使實際加在電容兩端的頻率遠高于其工作頻率；而在電感繞組中則存在串聯電阻和繞 組間的分布電容等。

1.高頻開關整流器的電磁兼容性

當今各種電子設備的射頻干擾功率越來越大，同時電子設備本身的靈敏度也越來越高， 所以相互之間的影響也越來越大。因此，需要考慮電子設備的電磁兼容問題。電磁兼容性 （Electro Magnetic Compatibility, EMC）是指設備或系統在其運行電磁環境中符合要求運行并 且不對其環境中的任何其他設備產生無法忍受的電磁干擾的能力。因此，EMC包括兩個方面 的要求：一方面是指設備在正常運行過程中對所在環境產生的電_干擾（Electro Magnetic Interference, EMI）不能超過一定的限值；另一方面是指設備對所左環境中存在的電磁干擾 具有一定程度的抗擾度，即電磁敏感性（Elctro Magnetic Susceptibility, EMS）。

在高頻開關電源中，高頻開關管、功率變換變壓器等器件中的電流、電壓值的高速變， 構成了電磁干擾。與其他干擾一樣，開關電源的噪聲是以靜電和磁場的形式向外傳播的，靜 電干擾來自電源中的髙壓切換，磁的或電磁的噪聲則起源于大的脈沖電流。

高頻開關整流器處于市電電網和通信設備之間，它與市電電網和通信設備都有著雙向的 電磁干擾，歸納起來有以下一些影響：

（1）通信設備由于開關整流器產生的噪聲而受到影響：

（2）開關整流器對市電電網的反灌污染；

（3）開關整流器向空間傳播噪聲，以及開關整流器產生的噪聲對自身的影響：

（4）外來噪聲（包括空間和輸入市電線路）使開關整流器的控制電路產生誤動作。

對于高頻開關整流器內部電路而言。為了抑制噪聲影響自身和外界，一般采用濾波、屏蔽、接地、合理布局、選擇電磁兼容性能更好的元件和電路等。另外，在安裝開關電源時，需要注意輸入線路和輸出線路的隔離、機架地線和信號地線分開、配置必要的輸入浪涌抑制 等，以改善電磁干擾的影響程度。

由于大功率開關管一般工作在高壓大電流的情況下，需要借助體積較大的散熱器來降低 管溫，以提高管子的工作效率。為了安全和維修的方便，把開關管和散熱器間加絕緣導熱材 料，但絕緣導熱層并不能消除由于開關管引起的噪聲干擾通過分布電容耦合到散熱器而發射 出去，如果在開關管與大散熱器之間插入靜電隔離層，并將隔離層正確接地，則可以很好地 抑制開關電源的噪聲通過散熱器及機殼向外傳遞。下面舉一個功率開關管散熱器屏蔽抑制電 源噪聲的例子，如圖3-18所示。

圖3-18（a）所示為一般散熱器的安裝方法。由于管子噪聲會通過散熱器對機殼和電源引線的分布電容傳遞輸出形成干擾，為了減小這種干擾，我們將散熱器接成圖3-18（b）、（c）所示。將散熱器與輸出直流接地相連，但需要加裝絕緣材料。考慮到絕緣材料與散熱片之間 的分布電容會形成另-條噪聲傳播途徑，所以在散熱器屏蔽層中間插入屏蔽層，將分布電容減小（電容串聯容值減小）。為了減小散熱器加入屏蔽層而增加的熱阻，在安裝時可在功率開 關管和散熱屏蔽層之間絕緣層涂上硅脂，并用CH接地來耦合隔離干擾，一般選擇高頻小電容。同時，應注意屏蔽層必須接至輸入接地端。

返回目錄：通信工程設備環境交直流供電系統