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電源系統(tǒng)中多個子系統(tǒng)之間的電磁兼容問題
摘要:通過一個實例分析了在一個電源系統(tǒng)中多個子系統(tǒng)之間出現(xiàn)的電磁兼容問題,并且給出了解決方案。同時也提供了布局中應注意的細節(jié)問題。關鍵詞:電源;子系統(tǒng);電磁兼容
引言
電子產品間會通過傳導或者輻射等途徑相互干擾,導致電子產品不能正常工作。因此,電磁兼容在電源產品設計中處于非常重要的地位,若處理不當會帶來很多麻煩。
開關電源是一個很強的騷擾源,這是由于開關管以很高的頻率做開關動作,由此會產生很高的開關噪聲,從而會從電源的輸入端產生差模與共模干擾信號。同時,開關電源中又有很多控制電路,很容易受到自身和其他電子設備的干擾。所以,EMI和EMS問題在電源產品中都需要重視。
然而對于一個電源系統(tǒng)內有多個子系統(tǒng)的場合,多個子系統(tǒng)之間的電磁兼容問題就更加尖銳。由于電源產品體積的限制,多個子系統(tǒng)在空間上一般都比較靠近,而且通常是共用一個輸入母線,因此,互相之間的干擾會更加嚴重。所以,這類電源系統(tǒng)除了要防止對其他電源系統(tǒng)和設備的干擾,達到政府制定的標準外,還要考慮到電源系統(tǒng)內部子系統(tǒng)之間的相互干擾問題,不然將會影響到整個系統(tǒng)的正常運行。
下面以一個軍用車載電源為例,闡述了在設計中應注意的原則,調試中出現(xiàn)的問題,解決的方案,以及由此得到的經驗。
1 電氣規(guī)格和基本方案
1.1 電氣規(guī)格
如圖1所示。由于是車載電源,所以該電源系統(tǒng)的輸入為蓄電池,電壓是9~15V。輸出供輻射儀,報警器,偵毒器,打印機,電臺,加熱等6路負載。其電壓有24V,12V,5V3種,要求這3種電壓電氣隔離并且具有獨立保護功能。
1.2 基本方案
12V輸出可以直接用蓄電池供電,因此,DC/DC變換系統(tǒng)只有24V和5V兩路輸出。由于要有獨立保護功能,并且調整率要求也非常高,所以,采用兩個獨立的DC/DC變換器的方案。24V輸出200W,采用RCD復位正激變換器;5V輸出30W,采用反激變換器。圖2給出了該方案的主電路圖。
2 布局上的考慮
因為,有兩路變換器放在同一塊PCB上,所以,布局上需要考慮的問題更加多。
1)雖然在一塊PCB上,但是,兩個變換器還是應該盡量地拉開距離,以減少相互的干擾。所以,正激變換器和反激變換器的功率電路分別在PCB的兩側,中間為控制電路,并且兩組控制電路之間也盡量分開。
2)主電路的輸入輸出除了電解電容外,再各加一顆高頻電容(CBB電容),并且該電容盡量靠近開關和變壓器,使得高頻回路盡量短,從而減少對控制電路的輻射干擾。
3)該電源系統(tǒng)控制芯片的電源也是由輸入電壓提供,沒有另加輔助電源。在靠近每個芯片的地方都加一個高頻去耦電容(獨石電容)。此外,主電路輸入電壓和芯片的供電電壓是同一個電壓,為了防止發(fā)生諧振,最好在芯片的供電電壓前加一個LC濾波或RC濾波電路,隔斷主電路和控制電路之間的傳導干擾。
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