文档介绍：高频开关电源抗干扰及过压保护简析
(摘自《电子报》,王栋才、孔德杰)
虽然高频开关直流稳压电源具有许多优点,但是它的瞬态性能差,抗干扰、抗过压能力
应引起我们注意,在设计制造中要采取相应的措施。
一、干扰的来源及其现象
对于高频开关直流稳压电源来说,外界干扰通过五个端口进入电源内部:①交流输入端口;②直流输出端口;③接地线端口;④外壳端口;⑤信号端口。其表现为:
(1) 静电放电干扰:干扰信号串入设备内部会造成器件静电击穿。特别是在干燥的地方要特别注意。
(2) 电磁场辐射干扰:电台、电视台、无线寻呼台以及工业脉动源产生的辐射磁场。
(3) 快速瞬变脉冲干扰:主要由继电器触头弹跳产生的传导干扰以及在交流输入端口电网中电容、电感投切产生的浪涌。还有直接或间接的雷击入侵。
(4) 线间干扰:它是出现在传输线或输入回路之间的干扰。由强电磁场、交变磁场、静电感应产生。
(5) 地线干扰:出现在输入端口与地之间以及不同地电位之间的交流干扰。一般是高温漏电、地电流、高压电场产生。
(6) 工频磁场干扰:工业环境中的工频磁场较强而产生的低频干扰。
二、干扰信号引起的过电压
外界干扰很多情况会引起过电压,特别是雷电侵入波干扰和浪涌产生的瞬时过电压会对高频开关电源造成破坏性损伤。其他的干扰也会降低高频开关电源的性能。因此,对高频开关电源进行抗干扰防护和过电压保护是提高其性能的重要环节。
(1) 什么是干扰过电压?凡是因干扰引起的电压意外变化而造成电子设备(包括电源本身)损坏或性能降低的具有危害性的干扰电压都叫做干扰过电压。
(2) 过电压分类:过电压大体可分成两类:瞬时过电压;持续过电压。
(3) 二者的区别:瞬时过电压平均能量小,但幅值大,持续时间短,持续时间一般在微秒量级。持续过电压平均能量大,但幅值小,持续时间长,持续时间一般在1/10毫秒以上,有甚者长达数小时。
(4) 主要表现形式:瞬时过电压主要由雷电、感性负载和容性负载的投切、静电放电、强磁感应脉冲波等引起。持续过电压主要由供电系统故障、电网供电低谷期电压的升高引起。有时可超出正常值20%~30%之多。
三、对电子元器件损坏的原因和特征
(1) 在直流控制电路中,常采用直流接触器,其线圈在通电、断电时产生很高的感应电压,使耐压级别较低的硅二极管和可控硅击穿。硅二极管和可控硅承受过电压能力比较低。即使超过其反向击穿电压数值不多,~1μs,元件也有可能损坏。试验表明,点接触二极管在5mA电流、耐压值上限电压作用下,持续一分钟时间,则95%被击穿。
(2) 集成电路在外电路电流增大,产生浪涌冲击电流时,因其内部短路引起极大电流而造成毁坏。混合集成电路中晶体管软引线用很细的铝丝或金丝,直径仅(~3)×10-5m ,当电流密度大于108A/m2时会熔化。
(3) 电子管、~1毫焦耳。二极管、~。据有关资料统计雷击灾害的损失中,电子设备占80%以上。
(4) 薄膜电容由于温度变化、热冲击而失效占总失效率的40%。~。电感元件(包括电感线圈和变压器)失效类型主要由