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過濾200hz電源干擾

發布時間:2022-05-31 23:14:08

① 如何同時濾除50Hz的工頻干擾和100Hz的整流器干擾

50Hz工頻干擾濾除較容易。採用50Hz陷波器即可。

具體可以採用RLC串聯諧振電路。整流干擾含有基波分量和高次諧波,即100Hz、200Hz、300Hz、400Hz,如果有效信號的頻率遠低於100Hz或大大大於100Hz,採用低通濾波器或高通濾波器均可,否則,只要信號受干擾了,就不易濾除。

含義

為了減小器件因過壓擊穿造成損壞的可能性和提高整流裝置的可靠性,可採用硅雪崩整流器。在這種器件中,當反向電壓超過允許峰值時,在整個PN結上發生均勻的雪崩擊穿,器件可工作在高壓大電流下,故能承受相當大的反向浪涌功率。

製作這種器件時要求材料缺陷少,電阻率均勻,結面平整,外露結區還應進行適當保護,避免發生表面擊穿。硒整流器的抗過載容量大,承受反向浪涌功率的能力也較強。

② 電源頻率過高對用電設備的危害

1)

載流部件的負載能力
和直流電流不同,交流電流不能沿直導線的整個截面均勻分布,越靠近導體表面,電流密度越大,這種情況隨頻率的增加而愈加嚴重。這種集膚效應使得導體截面只有一部分承載電流,導體的阻抗也隨頻率的升高而增大。在1KHZ頻率下,導體的截面的利用率僅為20%,而在10KHZ時又降為8%。同時,高頻交流電還會造成磁滯損耗和渦流損耗,且這種損耗隨頻率的升高而迅速增加。
工作電流的頻率對導體本身和鄰近的鐵磁零件的影響會對載流部件的負載能力產生下列作用:
按50/60HZ交流電壓設計的開關電器在較低的頻率下至少可按相同的額定電流使用;但在較高的頻率(100HZ以上)時,工作電流便常須降低,以便保證不會超過允許溫升。例如在400HZ時,開關電器的允許負載能力會隨鋼制零部件所佔比例的不同而下降到50%~80%。
(2)

通斷能力
和直流電路比較,交流電路在滅弧方面有一個優點,即電弧在電流每次過零時熄滅。為了成功地分斷燃弧電流,交流滅弧過程通過反電離使電弧間隙延長到恢復電壓不能再使電弧重燃來實現。
在高頻條件下,電流過零點一個接一個出現很快,電弧在每個半周保持的時間較短,因而使滅弧室內反電離的條件比50HZ時更為不利。
1)控制電動機的通斷能力
高頻條件下電動機的起動電流通常比50HZ時要高得多,200HZ時的起動電流可達額定電流的15倍,400HZ時則會高達額定電流的20倍。這些電動機的功率因數還可能降低到0.25程度。
接觸器用於高頻條件時,其熱特性會有所改變,因而必須降低其額定工作電流見表。
頻率f

允許工作電流
100HZ

0.933Ie
200HZ

0.871
Ie
300HZ

0.836
Ie
400HZ

0.812
Ie
2)50/3HZ和低於50/3HZ時接觸器的通斷能力
接觸器在50/3HZ頻率條件下,需二極串聯(380V)或三極串聯(500V)才能通斷其在50HZ時的三極額定工作電流。
3)斷路器的通斷能力
中頻發電機一般只能發出較低的短路電流。因此在較高頻率條件下斷路器的通斷能力與50HZ時相比,雖有所降低,但通常不會造成什麼問題。
在單相電源時,如果三極斷路器二極串聯使用,樣本中給出的220~380V條件下交流額定通斷能力可以保持不變。在380V~500V的交流條件下,為達到額定通斷能力,斷路器必須三極串聯使用,在這種情況下只有一個極起開關作用。
(3)電壽命
對適合於頻繁操作的開關電器例如接觸器,電壽命高是其特點之一。當頻率偏離50/60HZ時電弧腐蝕的速率將變化,電壽命也會變化,實際壽命須按具體情況確定。
(4)脫扣器和熱繼電器的動作性能
1)熱脫扣器和熱繼電
熱脫扣器和熱繼電器通常有雙金屬片。雙金屬片可由負載電流直接加熱或由電流互感器的輸出電流加熱。
在500HZ以下,直熱式雙金屬片主要由電流加熱,其他各種附加的感應溫升都小得可以忽略,因此其動作特性只比50HZ時稍快一點。但在500HZ以上,感應溫升變得不可忽略,對動作特性也有相當大的影響。
當雙金屬片熱繼電器與具有較高過流系數的電流互感器相連時,在50~400HZ的頻率下的動作特性會比50HZ時要快。
用於重載起動條件的帶有速飽和電流互感器的雙金屬熱繼電器具有延時動作特性。在400HZ以下的頻率范圍內,其動作特性就會變得很快。

③ 我們的數字電源有個100hz的干擾,這個咋處理,我們加了電容之類的不管用。

在電源加電容電感π形濾波器

④ 簡述什麼是開關電源干擾的抑制技術

來源 http://www.21ic.com/app/power/201007/62028.htm

開關電源電磁干擾抑制技術時間:2010-07-22 09:27:42 來源:現代電子技術 作者:於淑芳 何忠躍 徐紅麗
0 引言
隨著現代電子技術和功率器件的發展,開關電源以其體積小,重量輕,高性能,高可靠性等特點被廣泛應用於計算機及外圍設備通信、自動控制、家用電器等領域,為人們的生產生活和社會的建設提供了很大幫助。但是,隨著現代電子技術的快速發展,電子電氣設備的廣泛應用,處於同一工作環境的各種電子、電氣設備的距離越來越近,電子電路工作的外部環境進一步惡化。由於開關電源工作在高頻開關狀態,內部會產生很高的電流、電壓變化率,導致開關電源產生較強的電磁干擾。電磁干擾信號不僅對電網造成污染,還直接影響到其他用電設備甚至電源本身的正常工作,而且作為輻射干擾闖入空間,造成電磁污染,制約著人們的生產和生活。
國內在20世紀80一90年代,為了加強對當前國內電磁污染的治理,制定了一些與CISPR標准、IEC801等國際標准相對應的標准。自從2003年8月1日中國強制實施3C認證(china compulsory certification)工作以來,掀起了「電磁兼容熱」,近距離的電磁干擾研究與控制愈來愈引起電子研究人員們的關注,當前已成為當前研究領域的一個新熱點。本文將針對開關電源電磁干擾的產生機理系統地論述相關的抑制技術。

l 開關電源電磁干擾的抑制
形成電磁干擾的三要素是干擾源、傳播途徑和受擾設備。因而,抑制電磁干擾應從這三方面人手。抑制干擾源、消除干擾源和受擾設備之間的耦合和輻射、提高受擾設備的抗擾能力,從而改善開關電源的電磁兼容性能的目的。
1.1 採用濾波器抑制電磁干擾
濾波是抑制電磁干擾的重要方法,它能有效地抑制電網中的電磁干擾進入設備,還可以抑制設備內的電磁干擾進入電網。在開關電源輸入和輸出電路中安裝開關電源濾波器,不但可以解決傳導干擾問題,同時也是解決輻射干擾的重要武器。濾波抑制技術分為無源濾波和有源濾波2種方式。
1.1.1 無源濾波技術
無源濾波電路簡單,成本低廉,工作性能可靠,是抑制電磁干擾的有效方式。無源濾波器由電感、電容、電阻元件組成,其直接作用是解決傳導發射。開關電源中應用的無源濾波器的原理結構圖如圖1所示。

由於原電源電路中濾波電容容量大,整流電路中會產生脈沖尖峰電流,這個電流由非常多的高次諧波電流組成,對電網產生干擾;另外電路中開關管的導通或截止、變壓器的初級線圈都會產生脈動電流。由於電流變化率很高,對周圍電路會產生出不同頻率的感應電流,其中包括差模和共模干擾信號,這些干擾信號可以通過2根電源線傳導到電網其他線路和干擾其他的電子設備。圖中差模濾波部分可以減少開關電源內部的差模干擾信號,又能大大衰減設備本身工作時產生的電磁干擾信號傳向電網。又根據電磁感應定律,得E=Ldi/dt,其中:E為L兩端的電壓降;L為電感量;di/dt為電流變化率。顯然要求電流變化率越小,則要求電感量就越大。
脈沖電流迴路通過電磁感應其他電路與大地或機殼組成的迴路產生的干擾信號為共模信號;開關電源電路中開關管的集電極與其他電路之間產生很強的電場,電路會產生位移電流,而這個位移電流也屬於共模干擾信號。圖1中共模濾波器就是用來抑制共模干擾,使之受到衰減。
1.1.2 有源濾波技術
有源濾波技術是抑制共模干擾的一種有效方法。該方法從雜訊源出發而採取的措施(如圖2所示),其基本思想是設法從主迴路中取出一個與電磁干擾信號大小相等、相位相反的補償信號去平衡原來的干擾信號,以達到降低干擾水平的目的。如圖2所示,利用晶體管的電流放大作用,通過把發射極的電流摺合到基極,在基極迴路來濾波。R1,C2組成的濾波器使基極紋波很小,這樣射極的紋波也很小。由於C2的容量小於C3,減小了電容的體積。這種方式僅適合低壓小功率電源的情況。另外,在設計和選用濾波器時應注意頻率特性、耐壓性能、額定電流、阻抗特性、屏蔽和可靠性。濾波器的安裝位置要恰當,安裝方法要正確,才能對干擾起到預期的濾波作用。

1.2 屏蔽技術和接地技術
採用屏蔽技術可以有效地抑制開關電源的電磁輻射干擾。屏蔽一般分為2種:一種是靜電屏蔽,主要用於防止靜電場和恆定磁場的影響;另一種是電磁屏蔽,主要用於防止交變電場、磁場以及交變電磁場的影響。屏蔽技術分為對發出電磁波部位的屏蔽和受電磁波影響的元器件的屏蔽。在開關電源中,可發出電磁波的元器件是指變壓器、電感器、功率器件等,通常在其周圍採用銅板或鐵板作為屏蔽,以使電磁波產生衰減。
此外,為了抑制開關電源產生的輻射向外部發散,為了減少電磁干擾對其他電子設備的影響,應採取整體屏蔽。可完全按照對磁場屏蔽的方法來加工屏蔽罩,然後將整個屏蔽罩與系統的機殼和地連接為一體,就能對電磁場進行有效的屏蔽。然而在使用整體屏蔽時應充分考慮屏蔽材料的接縫、電線的輸入/輸出端子和電線的引出口等處的電磁泄露,且不易散熱,結構成本大幅度增加等因素。
為使電磁屏蔽能同時發揮靜電屏蔽的作用,加強屏蔽效果,同時保障人身和設備的安全,應將系統與大地相連,即為接地技術。接地是指在系統的某個選定點與某個接地面之間建立導電的通路設計。這一過程是至關重要的,將接地和屏蔽正確結合起來可以更好地解決電磁干擾問題,又可提高電子產品的抗干擾能力。
1.3 PCB設計技術
為更好地抑制開關電源的電磁干擾,其印製電路板(PCB)的抗干擾技術尤為重要。為減少PCB的電磁輻射和PCB上電路間的串擾,要非常注意PCB布局、布線和接地。如減少輻射干擾是減小通路面積,減小干擾源和敏感電路的環路面積,採用靜電屏蔽。而抑制電場與磁場的耦合,應盡量增大線間距離。
在開關電源中接地是抑制干擾的重要方法。接地有安全接地、工作接地和屏蔽接地等3種基本類型。地線設計應注意以下幾點:交流電源地與直流電源地分開;功率地與弱電地分開;模擬電路與數字電路的電源地分開;盡量加粗地線。
1.4 擴頻調制技術
對於一個周期信號尤其是方波來說,其能量主要分布在基頻信號和諧波分量中,諧波能量隨頻率的增加呈級數降低。由於n次諧波的帶寬是基頻帶寬的n倍,通過擴頻技術將諧波能量分布在一個更寬的頻率范圍上。由於基頻和各次諧波能量減少,其發射強度也應該相應降低。要在開關電源中採用擴頻時鍾信號,需要對該電源開關脈沖控制電路輸出的脈沖信號進行調制,形成擴頻時鍾(如圖3所示)。與傳統的方法相比,採用擴頻技術優化開關電源EMI既高效又可靠,無需增加體積龐大的濾波器件和繁瑣的屏蔽處理,也不會對電源的效率帶來任何負面影響。

1.5 一次整流電路中加功率因數校正(PFC)網路
對於直流穩壓電源,電網電壓通過變壓器降壓後直接通過整流電路進行整流,所以整流過程中產生的諧波分量作為干擾直接影響交流電網的波形,使波形畸變,功率因數偏低。為了解決輸入電流波形畸變和降低電流諧波含量,將功率因數校正(PFC)技術應用於開關電源中是非常必要的。PFC技術使得電流波形跟隨電壓波形,將電流波形校正成近似的正弦波,從而降低了電流諧波含量,改善了橋式整流電容濾波電路的輸入特性,提高了開關電源的功率因數。其中無源功率因數校正電路是利用電感和電容等元件組成濾波器,將輸入電流波形進行移相和整形過程來實現提高功率因數的。而有源功率因數校正電路是依據控制電路強迫輸入交流電流波形跟蹤輸入交流電壓波形的原理來實現交流輸入電流正弦化,並與交流輸入電壓同步。兩種方法均使功率因數提高,後者效果更加明顯,但電路復雜。

2 結語
本文的設計方法正確,模擬結果正常,克服了傳統方案中所存在的一些問題,使電磁干擾的抑制技術得到進一步優化。從開關電源電磁干擾產生的機理來看,有多種方式可抑制電磁干擾,除本文中分析的幾種主要方法外,還可以採用光電隔離器、LSA系列浪涌吸收器、軟開關技術等。抑制開關電源的電磁干擾,目的是使其能在各領域得到有效應用的同時,盡量減少電磁污染,實現了對電磁污染問題的有效治理。而在實際設計時,應全面考慮開關電源的各種電磁干擾,選用多種抑制電磁干擾的方法加以綜合利用,使電磁干擾降到最低,從而提高電子產品的質量與可靠性。

⑤ 怎樣去掉電腦電源電磁干擾導致顯示器屏幕閃爍

顯示器畫面抖動閃爍的原因 :

1. 顯示器刷新頻率設置得太低
當顯示器的刷新頻率設置低於75Hz時,屏幕常會出現抖 動、閃爍的現象,把刷新率適當調高,比如設置成高於85Hz ,屏幕抖動的現象一般不會再出現。

2. 電源變壓器離顯示器和機箱太近
電源變壓器工作時會造成較大的電磁干擾,從而造成屏 幕抖動。把電源變壓器放在遠離機箱和顯示器的地方,可以 讓問題迎刃而解。

3.劣質電源或電源設備已經老化
許多雜牌電腦電源所使用的元件做工、用料均很差,易 造成電腦的電路不暢或供電能力跟不上,當系統繁忙時,顯 示器尤其會出現屏幕抖動的現象。電腦的電源設備開始老化 時,也容易造成相同的問題。

4.音箱放得離顯示器太近
音箱的磁場效應會干擾顯示器的正常工作,使顯示器產 生屏幕抖動和串色等磁干擾現象。

5.病毒作怪
有些計算機病毒會擾亂屏幕顯示,比如:字元倒置、屏幕 抖動、圖形翻轉顯示等。網上隨處可見的屏幕抖動腳本,就 足以讓你在中招之後頭大如牛。

6.顯示卡接觸不良
重插顯示卡後,故障可得到排除。

7.電源濾波電容損壞
打開機箱,如果你看到電源濾波電容(電路板上個頭最大 的那個電容)頂部鼓起,那麼便說明電容壞了,屏幕抖動是 由電源故障引起的。換了電容之後,即可

8. 電腦主機的ATX電源質量欠佳,輻射量大,造成電磁輻射外泄,受電源磁場的影響,干擾了顯示器的正常顯示。 這種情況,你可以將電腦主機移到相對遠的位置,或是換一條帶磁環的VGA連線。連線的二頭,有帶二個包的,那就是磁環,它的作用是可以有效地減少磁場干擾。 類似這樣的連線,帶磁環的,一定比不帶的好。

⑥ 如何在保留150hz的信號的同時屏蔽200hz及以上的電磁場

該信號由3種頻率成分的正弦信號組成。一種簡單的信號生成方式如下:
f1=100;%信號頻率Hz
f2=150;%信號頻率Hz
f3=200;%信號頻率Hz
fs=1000;%采樣頻率Hz
N=20;%采樣點數t=(0:N-1)/fs;
%采樣時間sx1=sin(2*pi*f1*t);
%信號采樣值x2=sin(2*pi*f2*t);
%信號采樣值x3=sin(2*pi*f3*t);
%信號采樣值x=x1+x2+x3;

⑦ 並聯電容器組濾除諧波問題

一、先看看諧振
所需條件:電源、感性負載、容性負載
產生方式:感性負載與容性負載並聯,有電流流入
原理:因感性負載與容性負載阻抗互相呈180度角,所以並聯後總電流=感性負載電流-容性負載電流。舉例:總電流100A=感性負載電流500A-容性負載電流400A
這里總電流為從設備出來的諧波電流,感性負載就是變壓器,容性負載就是純電容,因此諧波被放大了。

要避免這種情況,只需改變電容器組為感性負載就好。呈感性時,總電流=感性負載電流+感性負載電流
所以串上電抗,使整體在50HZ時呈容性,用作無功補償,在諧波電流頻率下(150HZ、250HZ、350HZ等)呈感性

二、如何計算電容電抗器組的諧振點
這里有個公式:Fo=50*√(XC/XL)
舉例:電抗率為6.3,則Fo=50*√(100/6.3)=199.2HZ
也就是說,在通過199.2HZ電流時,電容電抗器組總阻抗為0,整體對小於199.2HZ的電流呈容性,對大於199.2HZ的電流呈感性。
所以電抗率為6.3的電容電抗器組不會放大200HZ的4次諧波電流(在200HZ時呈感性),同時其在200HZ時阻抗依然非常小,可以吸收大量4次諧波電流。

三、無源濾波器
其實就是電容電抗器組,針對不同的諧波階次設計相應的電抗率。
無源濾波器的諧振點越靠近諧波電流頻率,吸收效果越好。但需注意,諧振點必須小於諧波頻率,否則就不是吸收,而是放大了(大於後整體呈容性)。

因無源濾波器里的電容器極易衰減,即無功輸出QC減小,XC會變大,所以諧振點Fo也會變大(Fo=50*√(XC/XL))。當Fo大於諧波電流時,諧波就被放大了,事故必然產生。
所以電容器的質量對於無源濾波器很重要。電容器受溫度影響很大(溫度越高衰減越快),而電抗器則是發熱元件,,所以櫃內通風一定要做好。個人認為電容電抗分開2個櫃子放最好,但出於成本考慮,目前低壓都是放同一櫃內。

四、被吸收的諧波電流
無功補償功率QC和電容阻抗XC均與電容值C有關。
QC=2πfCV² XC=1/(2πfC)
可以看出f在中國固定為50HZ,電壓V也是固定的,因此QC、XC只和C有關。
C有個特性:2個電容並聯時,C總=C+C; 串聯時,C總=C/2
因此,當C總一定時,電容器內可能有各種數量的小電容。只要並聯的數量足夠多,就可以承受足夠大的諧波電流。
一般只做無功補償用的電容數量以最少量來設計,而濾波用電容則要考慮所吸收諧波量來設計。

綜上所訴,只要電容衰減不厲害,無源濾波器還是很安全的。關鍵是要保證通風散熱。
你可以時常去測量下電容器的電容值(一般萬用表上都有),看看衰減了多少。注意一定要斷電後過幾分鍾再測,因為電容會儲存電荷,要等其放電完畢。

已經很久沒做濾波這行了,所以很多都是翻了資料才想起的,電話就不留了吧。

⑧ 如何濾除開關頻率騷擾

高頻開關電源在高保真音頻功放中的應用研究引言

一般高保真音頻功率放大器使用的電容濾波整流電源必須使用大容量變壓器才能保證較高的性能,因此電源系統存在體積大、質量重、成本高等問題。設計良好的線性穩壓電源,具有很高的性能,並可在一定程度上減輕電源系統的質量。但由於穩壓電路必須使用優質元件,這會進一步降低電源的性價比。同時,穩壓電路中的功率管因為工作在放大區,消耗的功率較大,會導致電源系統效率的下降。

高頻開關電源(以下簡稱開關電源)具有體積小、質量輕、效率高的特點,因而在電子產品中獲得了廣泛應用。但由於一般的開關電源在音頻功率放大器中的表現並不盡如人意,因此它一直沒能在高保真音頻功率放大器中獲得廣泛應用。

深入分析開關電源在音頻功率放大器中表現欠佳的原因,是開發音頻專用開關電源的關鍵。實踐證明,基於對音頻功率放大器電源的特殊要求和開關電源特點的分析結果,採取針對性措施設計的開關電源,在音頻功率放大器中表現得很優秀。實驗和主觀聽音評價都表明,它完全可取代其他形式的電源成為高保真音頻功率放大器電源的主流。

2 開關電源的電磁干擾並不是主要矛盾

一般認為,開關電源的電磁干擾是影響其音質表現的主要因素,然而通過對這些干擾頻率成分的分析,可以發現這實際上是一種誤解。

開關電源電磁干擾的形成有多種原因,主要包括如下幾個方面:

(1) 輸入電路的電磁干擾

工頻交流電經過整流濾波後是以導通時間短、峰值大的脈沖電流方式提供能量的。這種脈沖電流包含一系列的諧波分量。這些諧波分量會沿著傳輸電路產生傳導干擾和輻射干擾。然而這種干擾並不是開關電源所特有的,它也出現在一般的使用電源變壓器的電容濾波整流電路中。因此這並不是開關電源的主要干擾。

(2) 開關迴路產生的電磁干擾

開關迴路產生的電磁干擾是開關電源的主要干擾源之一。開關電源的功率變換管工作在大電流開關狀態,其變換波形為矩形波。由於矩形波具有豐富的奇次諧波,因此,會產生特有的諧波干擾。

事實上,變換波形不可能是理想的矩形波,開關功率晶體管開啟和關斷瞬間矩形波會產生畸變。開關功率晶體管負載是高頻變壓器,由於高頻變壓器的初級線圈與儲存在開關管寄生電容中電荷的作用,在開關管導通的瞬間,變壓器初級會出現很大的電流,會造成一種幅度較大的尖脈沖,疊加在矩形波的起始部分,其頻帶較寬且諧波豐富,會產生高頻干擾。當原來飽和的開關管關斷時,由於變壓器的漏磁通,致使一部分能量沒有從一次線圈傳輸到二次線圈,儲藏在漏感中的這部分能量將和集電極(或漏極)電路中的電容、電阻形成帶有尖峰的衰減振盪,疊加在關斷電壓上,形成關斷電壓尖峰,其特點也是諧波豐富,並且頻率很高。這些諧波干擾可以傳導到輸入輸出端對電網和負載形成傳導干擾。另外,由高頻變壓器的初級線圈、開關管和濾波電容等構成的高頻開關電流環路可能產生較大的空間輻射,形成輻射干擾。

(3) 二次整流迴路產生的電磁干擾

二次整流迴路一方面會產生和一次整流迴路類似的諧波干擾,但由於變換頻率遠高於工頻,因此這種干擾的頻率要高很多。另一方面二次整流二極體在正向導通時會使PN結內的電荷積累,二極體加反向電壓時積累的電荷會消失並產生反向交流。由於開關管變換器的頻率較高,二極體由導通轉變為截止的時間很短。因此,要在短時間內使存儲的電荷迅速消失就會有很大的反向浪涌電流流過變壓器,在變壓器漏感和其他分布參數的影響下,也會形成頻率很高的電磁干擾。

縱觀這些干擾,可以看到,它們都是一些超過電源開關頻率的高頻干擾。文獻[3-4]指出:開關電源電磁干擾的頻率都高於開關電源的開關頻率。

電磁兼容性不好的開關電源確實會影響收音機、電視機、移動通信設備等無線電設備的正常工作。但如果將開關頻率設計在100 kHz以上(採用MOS管一般可將開關頻率做到200 kHz),即使對這些干擾不採取特別的措施,也不會影響到通頻帶相對比較窄的音頻功率放大器的正常工作。

事實上,正因為開關電源存在各種各樣的電磁干擾,在開關電源幾十年的發展過程中,人們也在降低其電磁干擾方面做出了很大的努力。通過吸收電路降低電路中電壓和電流的變化率;使用軟開關技術修正變換波形;使用EMI濾波技術抑制開關電源的傳導干擾;選擇合適的驅動電路,控制開關開啟和關斷時電壓和電流的變化率;優選元器件(包括功率管、二極體、變壓器等);進行合理的PCB布局、布線及接地,減小PCB的電磁輻射和PCB上電路之間的串擾;加強屏蔽等措施。設計出符合EMC(電磁兼容)標準的開關電源已不難。

3 音頻功率放大器開關電源形式的選擇

音頻功率放大器電源要求功率儲備量大,只有這樣才能應付交響樂巨大的動態;同時由於經常處於負載的迅速變化中,電源的反應速度必須非常快,才能還原那些猝發性的高頻信號。大的功率儲備量和高反應速度是設計音頻功率放大器專用開關電源的兩條基本原則。通常的開關電源沒有在這兩方面做出特別的考慮,這正是它們無法適應音頻功率放大器的根本原因。事實表明依照這兩條原則設計出來的開關電源,在音頻功率放大器中的表現是優秀的。

開關電源的高頻變換電路形式很多,常用的變換電路有推挽、全橋、半橋、單端正激和單端反激等形式。半橋式變換器電路因為比普通單端式電路輸出功率大得多,比較適合在瞬時輸出功率大、動態范圍大的音頻功率放大器中使用,此外高頻變壓器初級在整個周期中都流過電流,能防止高頻變壓器磁芯出現單向偏磁發生磁飽和,磁芯體積利用得更加充分,在同樣的功率下磁芯可用得更小。同時它又克服了推挽式電路的缺點,對功率晶體管配對程度要求較低,對晶體管耐壓和輸入濾波電容耐壓要求也比較低。加上它比全橋式變換器結構簡單、成本低,所以它是音頻功率放大器開關電源首選的變換形式。

開關電源的穩壓是通過調節功率開關管的占空比來實現的。常用的改變占空比的控制方式有2種:即脈沖寬度調制(Pulse Width Molation,PWM)和脈沖頻率調制(Pulse Frequency Molation,PFM)。脈沖寬度調制器根據開關電源輸出電壓,自動地改變方波脈沖寬度,從而改變功率晶體管的導通時間,以此穩定開關電源的輸出電壓。脈沖頻率調制器則保持導通時間不變,根據開關電源輸出電壓,自動地改變方波頻率而改變占空比。由於頻率控制方式的工作頻率是變化的,後續電路濾波器的設計比較困難,因此,音頻功率放大器的開關電源也與絕大部分的開關電源一樣,適宜採用PWM控制。

大多數開關電源均採用電壓型控制電路。其基本工作過程為:比較電路將經采樣後的輸出電壓與基準電壓相比較,當某種因素引起輸出電壓變化時,比較結果將產生誤差信號,開關電路的脈沖寬度則受放大後的誤差信號控制,達到穩定輸出電壓之目的。這種控制方式與文獻[2]中分析的具有比較放大電路的線性穩壓電源存在相似的缺點:誤差放大電路會影響電源的瞬態響應,當負載迅速變化時因調控網路的滯後,電源輸出電壓會出現瞬間下跌。因為晶體管音頻功率放大器等價於一個阻抗迅速變化的負載,而採用電壓型控制電路的開關電源因不能跟蹤這種迅速變化,所以並不適合於音頻功率放大器。

從電源的輸出端看,由於輸出電壓相對比較穩定,△U總是比較小的,誤差信號必須經過放大才能驅動PWM電路。反觀輸出電流,由於總體來說電源內阻較小,因此只要有微小的△U,就會反應為很大的△I。如果將△I直接加到PWM電路中去,利用它控制脈沖寬度,從而調整輸出電壓,就跳過了誤差放大環節,電源的反應速度將大大提高。這就是電流型控制電路。因此,採用電流型控制電路的開關電源瞬態響應(達10μs級)要遠優於電壓型控制電路(僅ms級)。由於電源的內阻不是線性電阻,電流控制比較難實現高精度。因此,晶體管音頻功率放大器開關電源應該同時引入2種控制方式。

開關干擾雖不是影響音質的主要因素,但為了達到電磁兼容標准,採取了各種常規的抑制干擾措施,並加上軟開關技術。圖1是適合音頻功率放大器的開關電源工作流程圖。

依照圖1設計的1 000W,±70V音頻功率放大器開關電源不論從測試情況看還是從實際工作表現上看都很優秀。

4 100 Hz紋波的測試

開關電源首先直接對交流電進行整流濾波,然後再進行開關變換、二次整流、PWM控制穩壓。在整個過程的前端會產生頻率為100 Hz的紋波,這種可能對聲音造成污染的紋波分量的大小是反映電源品質的一個重要指標。由於濾波電容一般都用得不是很大(2 000μF左右),重負荷時前端產生的紋波是比較強的,雖然在後面的過程可消減這種紋波,但並不能完全消除它。圖2~3是在4 A的負載電流下對電源紋波進行定量測試的結果,測量方法與文獻[2]類似。

從圖中可看出,紋波的P-P值約為20mV,雖然比文獻[2]中的線性穩壓電源高了5倍,但仍然很小,特別是在負載電流比較小的情況下紋波更小,實踐表明,將開關電源實際應用到晶體管音頻功率放大器中去時,並不會造成100 Hz的交流聲干擾。

5 開關干擾的測試

圖4~5是在4 A的負載電流下對負載端電源傳導干擾的定量測試結果,測量方法與紋波電壓的測量類似。從圖4可看出主幹擾的幅度約為1 V(P-P),並不算大。從圖5可看出主幹擾的頻率約為7 MHz,遠遠落在音頻范圍之外,故不會對音頻功率放大器的工作造成影響。

通過觀察與開關電源相距0.5 m並與之共電源插線板的計算機、電視機,沒有發現傳導干擾和輻射干擾對它們的影響;將調頻收音機放在離開關電源0.5 m處也不會受到任何影響;但將中波收音機放在離開關電源1 m處會受到明顯的干擾,這與調幅波抗干擾能力較差有關(一般採用電子起輝的日光燈都會嚴重地干擾中波收音機的工作),同時也與實驗用開關電源沒有採取屏蔽措施有關。

6 瞬態交流負載特性測試

電源的瞬態交流負載特性比其靜態負載特性更能反映電源性能。通過對它的測試可以清楚地反映電源的動態特性,並能計算電源在各種情況下的動態內阻。具體的測量方法與文獻[2]相似。

測得零信號輸入時電源電壓為±70.88 V。將電源接入功率放大器,用8 Ω的大功率電阻作為功放的負載RZ。設定信號發生器的信號頻率為50 Hz,將信號加入功放輸入端,同時用示波器觀察RZ兩端的波形,調節信號幅度,在即將出現削波失真時測量RZ兩端的電壓。測得峰值電壓為68 V,對應交流電壓有效值為48 V,如圖6所示,因此最大正弦波輸出功率為288 W。固定輸入電壓,讓功率放大器工作在最大正弦波輸出狀態,改變信號頻率,測量在不同頻率下電源電壓的瞬間變化情況。

因為正負電源的瞬間變化情況非常相似,僅給出正電源瞬間變化情況的實驗結果。

在圖7中,示波器水平基線以上的曲線部分表示功率放大器處於負半周工作狀態,這時NPN型功放管的偏置降低,直到截止,因此正電源的電壓會上升,水平基線以下的曲線部分表示功率放大器處於正半周工作狀態,正電源負載加重,電壓出現下跌。其下跌幅度為0.7 V,因為此時的峰值電流為68 V/8 Ω=8.5 A,故此時電源的動態內阻為0.082 4 Ω。

圖8~11分別為50 Hz,500 Hz,5 kHz,50 kHz時正電源電壓的瞬間變化情況,根據這些圖可以計算電源在各種頻率負載下的動態內阻。計算結果如表1所示。

計算結果表明,隨著負載頻率的增大,開關電源的動態內阻會明顯減小。當頻率為20 Hz,50 Hz時開關電源的內阻約為文獻[2]中的線性穩壓電源內阻的2倍,500 Hz時開關電源的內阻約為線性穩壓電源內阻的1.3倍,當頻率為5 kHz時開關電源的內阻下降到線性穩壓電源內阻的24%,50 kHz時的內阻只有線性穩壓電源內阻的10%左右。這表明這款開關電源有著極低的高頻內阻(在頻率為50 kHz時電源內阻只有10-3Ω數量級)。電源之所以具有這種頻率特性,很可能與PWM電路的動作還受到△I/△t(電流變化率)的影響有關。

雖然電源的低頻內阻相對文獻[2]中提供的線性穩壓電源來說是高了一些,但相對於傳統的電容濾波全波整流電路仍然是非常小的。

因此可預計,這款開關穩壓電源在高保真音頻功率放大器中將會有良好的表現。

7 實際試聽表現

試聽用器材與文獻[2]基本相同,只是放大器的不失真功率由162 W變為288 W。這是因為開關電源的輸出電壓高達±70.88 V,用它驅動的OCL功率放大器不失真功率要大得多。實測這款採用了失真校正技術的功率放大器在200W功率輸出時1 kHz非線性失真小於0.007%。

對比電源是文獻[2]中提到的由1 500W變壓器為核心組建的傳統電容濾波橋式整流電源,變壓器次級使用雙49 V抽頭,濾波後空載直流電壓約為±68 V,與開關電源電壓接近。試聽節目源包括大編制交響樂、弦樂、美聲、通俗等各類優質CD,SACD片源。

(1) 靜態對比

將功率放大器的靜態電流調到200 mA左右,不管是用傳統的電容濾波橋式整流電源供電還是用開關電源供電,靜態時背景都非常寧靜,將耳朵貼近低音揚聲器也聽不到交流聲,但將耳朵貼近高音揚聲器能昕到均勻的高頻雜訊。如果將功率放大器的靜態電流調到1.5 A左右,使用傳統的電容濾波橋式整流電源供電時,耳朵貼近低音揚聲器可以聽到交流聲。但使用開關電源供電時依然聽不到交流聲。究其原因,在於電容濾波電路的紋波分量會隨負載的加重而變大。而採用開關電源時雖然負載加重也同樣會導致一次整流濾波後的紋波分量變大,但後面的變換、穩壓電路則可降低紋波,使得負載加重時紋波的變化不明顯。

(2) 動態對比

通過播放各類節目源,進行反復的A,B對比,可以發現用開關電源供電時在低音的沖擊力、寬松度、形體感;中音的密度、純凈度;特別是高音的穿透力、細膩度各個方面都明顯勝出。而且沒有任何開關干擾影響音質的跡象。

特別是對大編制交響樂,用開關電源供電時,在樂曲的高潮部分,雖然管弦樂齊奏發出巨大聲響,但還可清晰地聽到那些微弱的聲音,如翻樂譜的聲音、演奏者的氣息聲等,令人感到細節豐富、聲場定位準確、臨場感強烈。特別是對那些近年來錄制的SACD片源,在大動態時能感受到整個樂隊演奏背景非常寧靜。而用傳統的電容濾波橋式整流電源供電,則必須集中精力去捕捉才能發現一些微弱聲音,高潮時聲場定位變得模糊,整個樂隊演奏背景寧靜度嚴重下降,使人感到演奏似乎是在一個比較嘈雜的環境下進行的。

如果將開關電源與文獻[2]中的線性穩壓電源進行中小音量對比,發現它們的區別很小,一般沒有經驗的人很難聽出它們的差別,但高保真音響愛好者在A,B對比的情況下還是能發現它們的細微區別,例如用線性穩壓電源供電顯得低音鼓的聲音要渾厚一些,聲音的尾韻要略長,用開關電源供電則顯得低音收得稍快,低音樂器的位置顯得稍偏高一點。在中高音區,用線性穩壓電源供電在聲音的圓潤度方面略好,開關電源在解析力方面略強。總體來看雖然風格稍有不同,但沒有高下之分,兩者的表現相當,處於同一個層次上。

因為筆者所介紹的開關電源的輸出電壓比文獻[2]中介紹的線性穩壓電源的輸出電壓高出很多,用開關電源驅動功率放大器可得到大得多的不失真輸出功率。因此在大音量情況下對比,用開關電源供電顯得輕松自如、推力十足。但這種對比是不公平的,如果將線性穩壓電源的輸出電壓也提高到±70 V,預計這兩種電源的表現將不分伯仲(因為變壓器次級沒有設計電壓更高的抽頭,沒有進行這種比較)。

8 結論

設計成功的開關電源,其性能可遠遠超過容量相同的傳統電容濾波電源,並且質量不到傳統電源的1/10。如果通過深入研究,進一步改進PWM電路的控制方式,降低電源在低頻負載時的動態內阻。預計其性能可以超過線性穩壓電源。加上開關電源具有效率高、成本低、體積小等優點,它完全可能也應該成為高保真音頻功率放大器的主流電源。

⑨ 電源雜訊太大,怎麼消除

根據樓主的要求,類似於心電信號的處理,心電信號也就是1MV左右,截至頻率為100Hz。按照個人的經驗,在處理微弱信號時,有如下幾點值得注意。 1、微弱信號的放大一定要採取共模差分輸入,切忌採取單端輸入放大。共模差分可以有效地消除共模干擾,特別是因為電源工頻50Hz及諧波。在選用放大器時要選用高輸入阻抗,高共模抑制比的晶元。產生工頻及諧波干擾的主要原因在此。 2、電源系統採用整流橋、7805、7905沒有問題,就是在輸入輸出端一定要用3300uf的電容和0.1uf的電容並聯濾波。而且要注意電路的負載電流,盡量選用冗餘量大一些,這樣可以避免負載過大產生電源的電壓波動。其實,電源的紋波並不會影響信號放大(更何況只有4mV),主要是電源的工頻及諧波的共模干擾。變壓器要選用中間抽頭的兩組輸出。初級和次級間一定要求有屏蔽層。街上10元一隻的變壓是無法達到效果。 3、對於工頻及諧波的干擾一般很難消除,因此,在放大電路要採取相應的濾波電路。通常有源濾波電路比較好,如帶通、陷波電路,應用電路很多,自由選取。或者採取軟體數字濾波,可以考慮一個演算法,來消除干擾。 4、電路布線。地線盡量環抱信號線,形成屏蔽,在有外圍大電流、數字電路時,還要考慮用紫銅屏蔽罩。如果電路中有數字和模擬兩個部分,一定好設計好模擬地和數字地的接觸點,最好是單點連接,切忌形成環路。 以上僅供參考。

滿意請採納

⑩ 有什麼具體的設備可以測試出無線電干擾

無線電干擾檢測儀
一、工作原理:FTB01型電磁輻射檢測儀已經將自然無線電波強度調試為:0000.空間存在人為電磁輻射,其強度小於10µW/CM2(80dBµW/CM2)時,本儀器顯示:0000;電磁輻射強度大於10µW/CM2時,儀器顯示0〜9999數字,表示其場強值:每平方厘米接收的無線電波的總功率,單位為µW/cm2.如果輻射強度超過Pr≥200µW/CM2時,本儀器顯示場強值的同時,發出「嘀!嘀!」報警聲。
使用時,手握住測試儀的後部,測試儀的前部對著測試目標。

二、技術指標:首要指標:工作頻率最寬廣5Hz〜5000MHz,分三檔:低頻5Hz〜300KHz,中頻300KHz〜40MHz,高頻40〜5000MHz,相當於3台不同頻率的檢測儀,性/價比最高;靈敏度高10µW/CM2(80dBµW/CM2);抗靜電2500V;絕緣耐壓3000Vac/1分鍾。使用環境:濕度不大於65%,溫度-10—40℃。
保修期1年(實際使用3年以上),內置9V電池。

三、應用例
1、確認人體安全生活區
電腦、手機、MP4、電視、空調、電磁爐、照明、玩具等家用電器都會輻射電磁波,干擾人體生物場、腦電波。若長期受輻射干擾,可誘發男性無能、月經失調、不孕、怪胎、遲呆、癌變、內分泌紊亂、免疫功能退化等疾病,「鬧鬼」。何處是人體安全生活區?將本儀器放在房間某處,顯示"0000"處就安全。
2、判斷「凶宅」
無線電廣播站、電訊基站、電視台、電磁波發射站、無線電發射機等都會輻射電磁波,污染周圍空間而「鬧鬼」。附近的房子是否「凶宅」,菩薩也不知道,電磁波看不見摸不著。房間安裝電線,如果布置不當,可能構成「閉環路」造成電磁污染。本儀器放在房屋內一試便知,斷定「凶宅」,比神仙還靈驗。
有一棟豪宅,座落在高壓塔架附近,大家都不敢買,單價由1.1萬元降到0.8萬元,仍然無人問津。有位大學老師買了本儀器去測量,顯示"0000",不是"凶宅"。他買下,節省30多萬元。知識就是金錢。
3、判斷電纜帶電否
一根電纜接在「火線」上,即使沒有電流,本儀器靠近時也有顯示值,因為「火線」與大地之間存在分布電容,構成通路,產生極微弱的漏電流。可見本儀器靈敏度高得驚人。
4、檢測產品(電動工具、照明燈、電子玩具、電器等)電磁輻射強度
選擇同類同擋合格產品為參照物,在一定距離測量它輻射的電磁波功率。在同一個位置上,將自己的產品取代參照物,測量自己產品電磁輻射值。二次測量值對比,越小越好。
5、檢測計算機屏蔽室的效果
在電磁輻射干擾嚴重的環境中,自建屏蔽的計算機室,可節省幾十萬元。怎麼判斷屏蔽效果呢?將本儀器放在屏蔽室內各個位置,顯示值都是0000,屏蔽效果好。屏蔽層「漏孔」處,顯示值特別大。
6、判斷焊接質量
本儀器(電磁波接受器)與手機或電磁干擾器(電磁波發射器)配合使用,可以檢測金屬板焊接質量。漏焊處、裂縫的電磁波輻射特別強,顯示數字特別大。它可代替幾萬元的焊接質量檢驗設備。
它放在空間某處測量該處電磁波輻射強度;測量頻率最寬廣,相當於3台不同頻率的檢測儀。它可測試家用電器(電腦、手機、電視機、空調、電磁爐、照明燈、玩具)和工業設備(電機電器、電動工具、電子點火器)等輻射的電磁波,幫您找到輻射源,捕捉「鬼怪」,判斷「凶宅」,確認安全生活區;判斷產品輻射的電磁波是否合格,屏蔽層品質優劣,尋找鋼板裂縫等等,比神仙還靈。

但是,它檢測不到頻率超過5000MHz的微波爐輻射和放射線。

功能 其他
工作頻率 5Hz~5000MHz
公司名稱 廈門超力電子有限公司

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