开关电源EMI设计经验
开关电源EMI设计经验
开关电源的EMI干扰源集中体现在功率开关管、整流二极管、高频变压器等，外部环境对开关电源的干扰主要来自电网的抖动、雷击、外界辐射等。
1.开关电源的EMI源
开关电源的EMI干扰源集中体现在功率开关管、整流二极管、高频变压器等，外部环境对开关电源的干扰主要来自电网的抖动、雷击、外界辐射等。（1）功率开关管
功率开关管工作在On-Off快速循环转换的状态，dv/dt和di/dt都在急剧变换，因此，功率开关管既是电场耦合的主要干扰源，也是磁场耦合的主要干扰源。（2）高频变压器
高频变压器的EMI来源集中体现在漏感对应的di/dt快速循环变换，因此高频变压器是磁场耦合的重要干扰源。
（3）整流二极管
整流二极管的EMI来源集中体现在反向恢复特性上，反向恢复电流的断续点会在电感（引线电感、杂散电感等）产生高dv/dt，从而导致强电磁干扰。（4）PCB
准确的说，PCB是上述干扰源的耦合通道，PCB的优劣，直接对应着对上述EMI源抑制的好坏。
2.开关电源EMI传输通道分类
（一）. 传导干扰的传输通道
（1）容性耦合
（2）感性耦合
（3）电阻耦合
a.公共电源内阻产生的电阻传导耦合
b.公共地线阻抗产生的电阻传导耦合
c.公共线路阻抗产生的电阻传导耦合
（二）. 辐射干扰的传输通道
（1）在开关电源中，能构成辐射干扰源的元器件和导线均可以被假设为天线，从而利用电偶极子和磁偶极子理论进行分析；二极管、电容、功率开关管可以假设为电偶极子，电感线圈可以假设为磁偶极子；
（2）没有屏蔽体时，电偶极子、磁偶极子，产生的电磁波传输通道为空气（可以假设为自由空间）；
（3）有屏蔽体时，考虑屏蔽体的缝隙和孔洞，按照泄漏场的数学模型进行分析处理。
3.开关电源EMI抑制的9大措施
在开关电源中，电压和电流的突变，即高dv/dt和di/dt，是其EMI产生的主要原因。实现开关电源的EMC设计技术措施主要基于以下两点：
（1）尽量减小电源本身所产生的干扰源，利用抑制干扰的方法或产生干扰较小的元器件和电路，并进行合理布局；
（2）通过接地、滤波、屏蔽等技术抑制电源的EMI以及提高电源的EMS。分开来讲，9大措施分别是：
（1）减小dv/dt和di/dt（降低其峰值、减缓其斜率）
（2）压敏电阻的合理应用，以降低浪涌电压
（3）阻尼网络抑制过冲
（4）采用软恢复特性的二极管，以降低高频段EMI
（5）有源功率因数校正，以及其他谐波校正技术
（6）采用合理设计的电源线滤波器
（7）合理的接地处理
（8）有效的屏蔽措施
（9）合理的PCB设计
4.高频变压器漏感的控制
开关电源定义及应用
开关电源就是用通过电路控制开关管进行高速的导通与截止．将直流电**为高频率的交流电提供给变压器进行变压，从而产生所需要的一组或多组电压的电源。
开关电源由以下几个部分组成：
一、主电路从交流电网输入、直流输出的全过程，包括：
1、输入滤波器：其作用是将电网存在的杂波过滤，同时也阻碍本机产生的杂波反馈到公共电网。
2、整流与滤波：将电网交流电源直接整流为较平滑的直流电，以供下一级变换。
3、逆变：将整流后的直流电变为高频交流电，这是高频开关电源的核心部分，频率越高，体积、重量与输出功率之比越小。
4、输出整流与滤波：根据负载需要，提供稳定可靠的直流电源。
二、控制电路一方面从输出端取样，经与设定标准进行比较，然后去控制逆变器，改变其频率或脉宽，达到输出稳定.
开关电源的三个条件
1、开关：电力电子器件工作在开关状态而不是线性状态
2、高频：电力电子器件工作在高频而不是接近工频的低频
3、直流：开关电源输出的是直流而不是交流
开关电源主要有以下特点：
1.体积小、重量轻：由于没有工频变压器，所以体积和重量只有线性电源的20～30%。
2.功耗小、效率高：功率晶体管工作在开关状态，所以晶体管上的功耗小，转化效率高，一般为60～70%，而线性电电源只有30～40%。
开关电源的工作原理是:
1.交流电源输入经整流滤波成直流;
2.通过高频PWM(脉冲宽度调制)信号控制开关管,将那个直流加到开关变压器初级上;
3.开关变压器次级感应出高频电压,经整流滤波供给负载;
4.输出部分通过一定的电路反馈给控制电路,控制PWM占空比,以达到稳定输出的目的.
交流电源输入时一般要经过厄流圈一类的东西,过滤掉电网上的干扰,同时也过滤掉电源对电网的干扰; 在功率相同时,开关频率越高,开关变压器的体积就越小,但对开关管的要求就越高; 开关变压器的次级可以有多个绕组或一个绕组有多个抽头,以得到需要的输出; 一般还应该增加一些保护电路,比如空载、短路等保护,否则可能会烧毁开关电源.
主要用于工业以及一些家用电器上，如电视机，电脑等
单片开关电源反馈电路的四种基本类型
（1）基本反馈电路；
（2）改进型基本反馈电路；
（3）配稳压管的光耦反馈电路；
（4）配TL431的光耦反馈电路。
配TL431的光耦反馈电路，其电路较复杂，但稳压性能最佳。这里用TL431型可调式精密并联稳压器来代替普通的稳压管，构成外部误差放大器，进而对UO作精细调整，可使电压调整率和负载调整率均达到±0.2％，能与线性稳压电源相媲美。这种反馈电路适于构成精密开关电源。
开关电源模块损坏的主要原因分析：
1 开关电源模块没有按照实际直流负载N＋1配置，（负载电流充电电流设定为蓄电池组额定容量10%。）；
2模块经常处于满载运行；
3系统均流原因，引起某个模块处于满载运行；
4机房环境温度过高影响；
5没有定期清洗模块滤网（滤网过脏容易引起模块稳定，堆积温度不能及时散出，）；
6模块内灰尘过多（由于灰尘的侵入.堆积造成故障的隐患），可用气泵清除灰尘；
7谐波影响。
开关电源中X电容和Y电容设计规则
开关电源的X电容设计准则：
参考AD1118 X电容放置原则：
1.共模扼流圈前：105/275VAC(MKP/X2)
2.共模扼流圈后：474/275VAC(MKP/X2)
参考MW SP200-12 X电容放置原则：
1.共模扼流圈前：1uF/275VAC(MKP/X2)
2.共模扼流圈后：0.33uF/275VAC(MKP/X2)
参考MW S145-12 X电容放置原则：
1.共模扼流圈前：0.22uF/MKP-X2-250VAC/275VAC(GS-L)
2.共模扼流圈后：0.1uF/MKP-X2-250VAC/275VAC(GS-L)
一般两级X电容，前一级用0.47uF,第二级用0.1uF；单级则用0.47uF.目前还没有比较方便的计算方法。（电容容量的大小和电源的功率无直接关系）
开关电源的Y电容设计准则：
大地=PGND（or CHGND）
参考AD1118 Y电容放置原则：
1.市电输入L/N线对大地：（2颗472/250V Y2）
2.市电经过一级共模扼流圈后的两线对大地：（2颗472/250V）
3.整流桥输出的低压端（变压器初级低压端）对大地：（1颗222/250V）
4.6组低压直流输出88V1对大地：（各1颗103/1KV Y1)
5.6组低压输出辅助电源AGND（变压器次级低压端）对大地：（共用1颗103/1KV Y1)
6.变压器初级低压端对变压器次级低压端：(共用1颗103/1kV Y1)
参考AD1043的设计：
1.市电输入L/N线对大地：（2颗222/250V Y2）
2.市电经过1级共模扼流圈后的两线对大地：（2颗472/250V Y2）
参考康殊电子的设计：
1.市电输入L/N线对大地：（2颗102/250V Y2）
2.市电经过2级共模扼流圈后的两线对大地：（2颗102/250V Y2）
3.整流桥输出的低压端（变压器初级低压端）对大地：（1颗332/250V Y2）
4.12V低压直流输出对大地：（1颗223/1KV DISC Y1)
5.变压器初级低压端对变压器次级低压端：（222/250V Y1）
参考MW S-145-12的设计：
1.市电经过1级共模扼流圈后的两线对大地：（2颗222/2kV Y1）
2.整流桥输出的低压端（变压器初级低压端）对大地：（1颗222/2kV Y1）
3.12V低压直流输出GND对大地：（1颗103/1KV Y1)
参考MW S-200-12的设计：
1.市电输入L/N线对大地：（2颗472/250V Y2未上）
2.市电经过1级共模扼流圈后的两线对大地：（2颗472/250V Y2）2.整流桥输出的低压端（变压器初级低压端）对大地：（1颗222/250V Y2）
3.PFC输出高压端对变压器初级地：（1颗103/2kV Y1）
4.12V低压直流输出对大地：（1颗103/1KV Y1)
5.12V低压直流输出GND对大地：（1颗203/1KV Y1)
根据上述说明，Y电容设计规则如下：(可适当选择)
1.市电输入L/N线对大地：（2颗222/250V Y2）
2.市电经过一级共模扼流圈后的两线对大地：（2颗222/250V Y2）
3.整流桥输出的低压端（变压器初级低压端）对大地：（1颗222/250V Y2）
4.变压器初级低压端对变压器次级低压端：(共用1颗103/1kV Y1) 4.低压侧直流输出对大地：（1颗103/1KV)
6.低压输出侧GND对大地：（1颗103/1KV)
半导体激光管驱动电源设计与实现
半导体激光管(LD)和普通二极管采用不同工艺，但电压和电流特性基本相同。在工作点时，小电压变化会导致激光管电流变化较大。此外电流纹波过大也会使得激光器输出不稳定。二极管激光器对它的驱动电源有十分严格的要求；输出的直流电流要高、电流稳定及低纹波系数、高功率因数等。随着激光器的输出功率不断加大，需要高性能大电流的稳流电源来驱
动。为了保证半导体激光器正常工作，需要对其驱动电源进行合理设计。并且随着高频、低开关阻抗的MOSFET技术的发展，采用以MOSFET为核心的开关电源出现，开关电源在输出大电流时，纹波过大的问题得到了解决。
由于大电流激光二极管价格昂贵，而且很容易受到过电压，过电流损伤，所以高功率仅仅有大电流开关模块还不能满足高功率二极管激光器的要求，还需要相应的保护电路。要保证电压、电流不要过冲。因此，需要提出一整套切实可行的技术措施，来满足高功率二极管激光器的需要。
简析开关电源本身工作不正常的几种情况
开关电源本身工作不正常的情况主要有：
1、“电压调节”、“电流调节”均巳向右调节，均不在零位，“过压调节”也已向右大幅调节，电源仍无电压或电流输出，而且“恒压”、“恒流”灯均巳点亮，这种状态应报请维修人员检查。
2、如果打开电源开关，听不到机内有继电器的吸合声，数字显示表及各种指示灯无一点亮，说明输入电源即交流220V 电压未进入机内，应由维修人员检查。
开关电源工作原理解析
个人PC所采用的电源都是基于一种名为“开关模式”的技术，所以我们经常会将个人PC电源称之为——开关电源(Switching Mode Power Supplies，简称SMPS)，它还有一个绰号——DC-DC转化器。本次文章我们将会为您解读开关电源的工作模式和原理、开关电源内部的元器件的介绍以及这些元器件的功能。●线性电源知多少
目前主要包括两种电源类型：线性电源(linear)和开关电源(switching)。线性电源的工作原理是首先将127 V或者220 V 市电通过变压器转为低压电，比如说12V，而且经过转换后的低压依然是AC交流电；然后再通过一系列的二极管进行矫正和整流，并将低压AC交流电转化为脉动电压(配图1和2中的“3”)；下一步需要对脉动电压进行滤波，通过电容完成，然后将经过滤波后的低压交流电转换成DC直流电(配图1和2中的“4”)；此时得到的低压直流电依然不够纯净，会有一定的波动(这种电压波动就是我们常说的纹波)，所以还需要稳压二极管或者电压整流电路进行矫正。最后，我们就可以得到纯净的低压DC直流电输出了(配图1和2中的“5”)