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如何提高电子产品的抗干扰能力和电磁兼容性?(2007-05-09 21:14:00)
摘要：在研制带处理器的电子产品时，如何提高抗干扰能力和电磁兼容性？ 安规与电磁兼容网www.Safetyemc.cn
1、 下面的一些系统要特别注意抗电磁干扰：安规与电磁兼容网www.Safetyemc.cn
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(1) 微控制器时钟频率特别高，总线周期特别快的系统。安规与电磁兼容网www.Safetyemc.cn
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(2) 系统含有大功率，大电流驱动电路，如产生火花的继电器，大电流开关等。安规与电磁兼容网www.Safetyemc.cn
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(3) 含微弱模拟信号电路以及高精度A/D变换电路的系统。安规与电磁兼容网www.Safetyemc.cn
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2、 为增加系统的抗电磁干扰能力采取如下措施：安规与电磁兼容网www.Safetyemc.cn
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(1) 选用频率低的微控制器：安规与电磁兼容网www.Safetyemc.cn
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选用外时钟频率低的微控制器可以有效降低噪声和提高系统的抗干扰能力。同样频率的方波和正弦波，方波中的高频成份比正弦波多得多。虽然方波的高频成份的波的幅度，比基波小，但频率越高越容易发射出成为噪声源，微控制器产生的最有影响的高频噪声大约是时钟频率的3倍。安规与电磁兼容网www.Safetyemc.cn
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(2) 减小信号传输中的畸变安规与电磁兼容网www.Safetyemc.cn
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微控制器主要采用高速CMOS技术制造。信号输入端静态输入电流在1mA左右，输入电容10PF左右，输入阻抗相当高，高速CMOS电路的输出端都有相当的带载能力，即相当大的输出值，将一个门的输出端通过一段很长线引到输入阻抗相当高的输入端，反射问题就很严重，它会引起信号畸变，增加系统噪声。当Tpd＞Tr时，就成了一个传输线问题，必......
开关电源中电磁干扰的抑制(2007-05-09 21:13:00)
摘要：
摘要：讨论了开关电源的电磁兼容问题，并以180W开关电源为例，介绍了解决电磁兼容的方案。
关键词：开关电源；电磁兼容；谐波电流；传导干扰；辐射干扰
0 引言
随着开关电源技术的不断发展和日趋成熟，各个应用领域对开关电源的需求也不断增长，但是，开关电源存在严重的电磁干扰(EMI)问题。它不仅对电网造成污染，直接影响到其它用电电器的正常工作，而且作为辐射干扰闯入空间，对空间也造成电磁污染。于是便产生了开关电源的电磁兼容(EMC)问题。电磁兼容是指设备或系统在其电磁环境中能正常工作且不对该环境中任何事物构成不能承受的电磁骚扰的能力。
开关电源的电磁干扰可分为传导干扰和辐射干扰两大类。传导干扰通过交流电源传播，频率低于30 MHz。辐射干扰通过空气传播，频率在30MHz以上。
本文针对一种桌面式180W塑壳开关电源(负载是12V／15A的半导体制冷冰箱，电源外形大小205mm×90mm×62mm)所存在的电磁干扰超标问题，从原理上进行了分析，并探讨了解决方案。
1 180 W开关电源的电路结构分析与电磁干扰测试
1．1 主电路与结构布局分析
该开关电源的电路原理如图1所示。
电容滤波整流器功率因数低，整流二极管导通时间较短，滤波电容充电电流瞬时值的峰值大，整流后的电流波形为脉动状，产生高的谐波电流。
半桥电路中高频导通和截止的S1、S2、D3、D4和变压器T1是开关电源的主要骚扰源，产生高频高压的尖峰谐波振荡，该谐波振荡产生的高次谐波，通过开关管与散热器问的分布电容传入内部电路或通过散热器及变压器向空间辐射。
该开关电源的内部布局如图2所示，左边是交流电源输入和直流输出，靠左边上下两侧留有通风孔，风机在右边，采用向外抽风方式散热，保证塑壳内的热量及时排出，避免热量在塑壳内积聚。该布局的优点是通风路比较通畅，但也存在缺点—输入输出接口电缆安装得较近，在它们之间容易产生空间耦合，形成辐射骚扰。
1．2 电......
LED发光二极管(2007-04-02 10:24:00)
摘要：半导体发光器件包括半导体发光二极管（简称LED）、数码管、符号管、米字管及点阵式显示屏（简称矩阵管）等。事实上，数码管、符号管、米字管及矩阵管中的每个发光单元都是一个发光二极管。
一、 半导体发光二极管工作原理、特性及应用
（一）LED发光原理
发光二极管是由Ⅲ-Ⅳ族化合物，如GaAs（砷化镓）、GaP（磷化镓）、GaAsP（磷砷化镓）等半导体制成的，其核心是PN结。因此它具有一般P-N结的I-N特性，即正向导通，反向截止、击穿特性。此外，在一定条件下，它还具有发光特性。在正向电压下，电子由N区注入P区，空穴由P区注入N区。进入对方区域的少数载流子（少子）一部分与多数载流子（多子）复合而发光，如图1所示。
假设发光是在P区中发生的，那么注入的电子与价带空穴直接复合而发光，或者先被发光中心捕获后，再与空穴复合发光。除了这种发光复合外，还有些电子被非发光中心（这个中心介于导带、介带中间附近）捕获，而后再与空穴复合，每次释放的能量不大，不能形成可见光。发光的复合量相对于非发光复合量的比例越大，光量子效率越高。由于复合是在少子扩散区内发光的，所以光仅在靠近PN结面数μm以内产生。理论和实践证明，光的峰值波长λ与发光区域的半导体材料禁带宽度Ｅg有关，即λ≈1240/Eg（mm）式中Eg的单位为电子伏特（eV）。若能产生可见光（波长在380nm紫光～780nm红光），半导体材料的Eg应在3.26～1.63eV之间。比红光波长长的光为红外光。现在已有红外、红、黄、绿及蓝光发光二极管，但其中蓝光二极管成本、价格很高，使用不普遍。
（二）LED的特性
1．极限参数的意义
（1）允许功耗Pm:允许加于LED两端正向直流电压与流过它的电流之积的最大值。超过此值，LED发热、损坏。
（2）最大正向直流电流IFm：允许加的最大的正向直流电流。超过此值可损坏二极管。
（3）最大反向电压VRm：所允许加的最大反向电压。超过此值，发光二极管可能被击穿损坏。
（4）工作环境topm:发光二极管可正常工作的环境温度范围。低于或高于此温度范围，发光二极管将不能正常工作，效率大大降低。
2．电参数的意义
（1）光谱分布和峰值波长：某一个发光二极管所发之光并非单一波长，其波长大体按图2所示。由图......
开关电源怎样选用滤波电容(2007-03-05 10:42:00)
摘要：
许多电子设计者都知道滤波电容在电源中起的作用，但在开关电源输出端用的滤波电容上，与工频电路中选用的滤波电容并不一样，在工频电路中用作滤波的普通电解电容器，其上的脉动电压频率仅有100赫芝，充放电时间是毫秒数量级，为获得较小的脉动系数，需要的电容量高达数十万微法，因而一般低频用普通铝电解电容器制造，目标是以提高电容量为主，电容器的电容量、损耗角正切什以及漏电流是鉴别其优劣的主要参数。
在开关稳压电源中作为输出滤波用的电解电容器，其上锯齿波电压的频率高达数十千赫，甚至数十兆赫，它的要求和低频应用时不同，电容量并不是主要指标，衡量它好坏的则是它的阻抗一频率特性，要求它在开关稳压电源的工作频段内要有低的等的阻抗，同时，对于电源内部，由于半导体器件开始工作所产生高达数百千赫的尖峰噪声，亦能有良好的滤波作用，一般低频用普通电解电容器在10千赫左右，其阻抗便开始呈现感性，无法满足开关电源使用要求。
开关稳压电源专用的高频铝电解电容器，它有四端个子，正极铝片的两端分别引出作为电容器的正极，负极铝片的两端也分别引出作为负极。稳压电源的电流从四端电容的一个正端流入，经过电容内部，再从另一个正端流向负载；从负载返回的电流也从电容的一个负端流入，再从另一个负端流向电源负端。
因为四端电容具有良好的高频特性，它为减小输出电压的脉动分量以及抑制开关尖峰噪声提供了极为有利的手段。
高频铝电解电容器还有多芯的形式，它将铝箔分成较短的若干小段，用多引出片并联连接以减小容抗中的电阻成份，同时，采用低电阻率的材料并用螺杆作为引出端子，以增强电容器承受大电流的能力。
叠片电容也称为无感电容，一般电解电容器的芯子都卷成圆柱形，等效串联电感较大；叠片电容的结构和书本相仿，因流过电流产生的磁通方向相反而被抵消，因而降低了电感的数值，具有更为优良的高频特性，这种电容一般做成方形，便于固定，还可以适当减小占机体积。
此外，还有一种将四端和叠片相结合的四端叠片式高频电解电容器，它综合了两者的优点，高频特性更佳。......
开关电源(2006-11-20 08:47:00)
摘要： 直流稳压电源是电子、电器、自动化设备中的基本组成部分，主要部件为半导体超大规模集成电路的计算机自然也不能免俗。随着近年各种硬件设备频率、速度和功耗的提高，电源对于整个系统稳定性的影响也越来越大。那么这计算机“稳定的基石”、“动力的源泉”又是如何工作的呢？
计算机电源的输入为高压交流市电，要求输出为高稳定性低压直流。目前的常见产品主要采用脉冲变压器耦合型开关稳压电源，主要的转换过程为：
高压市频交流-（整流、滤波）>高压直流-（调制）>高压高频交流-（变压）>低压高频交流-（整流、滤波）>低压直流
由输入端算起，分为交流抗干扰电路、功率因数校正电路、高压整流滤波电路、开关电路、低压整流滤波电路5个主要部分。
交流抗干扰电路
为避免电网中的各种干扰信号影响高频率、高精度的计算机系统，防止电源开关电路形成高频扰窜，影响电网中的其他电器等；各种电磁、安规认证都要求开关电源配有抗干扰电路。
主要结构为П型共模、差模滤波电路，由差模扼流电感、差模滤波电容、共模扼流电感、共模滤波电容组成；一般应有两级，分别在交流电源线插座与电路版输入端。
功率因数校正电路
开关电源传统的桥式整流、电容滤波电路令整体负载表现为容性，且使交流输入电流产生严重的波形畸变，向电网注入大量的高次谐波，功率因数仅有0.6左右，对电网和其他电气设备造成严重的谐波污染与干扰。因此，我国在2003年开始实施的CCC中明确要求计算机电源产品带有功率因数校正器（Power Factor Corrector，即PFC），功率因数达到0.7以上。
PFC电路分为主动式（有源）与被动式（无源）两种：
主动式PFC本身就相当于一个开关电源，通过控制芯片驱动开关管对输入电流进行“调制”，令其与电压尽量同步，功率因数接近于1；同时，主动式PFC控制芯片还能够提供辅助供电，驱动电源内部其他芯片以及负担+5VSB输出。主动式......
开关电源(2006-11-20 08:39:00)
摘要：PFC
PFC的英文全称为“Power Factor Correction”，意思是“功率因数”，指的是有效功率与总耗电量(视在功率)之间的关系，也就是有效功率除以总耗电量(视在功率)的比值。 基本上功率因素可以衡量电力被有效利用的程度，当功率因素值越大，代表其电力利用率越高。计算机开关电源是一种电容输入型电路，其电流和电压之间的相位差会造成交换功率的损失，此时便需要PFC电路提高功率因数。目前的PFC有两种，一种为被动式PFC（也称无源PFC）和主动式PFC（也称有源式PFC）。
被动式PFC
被动式PFC一般采用电感补偿方法使交流输入的基波电流与电压之间相位差减小来提高功率因数，被动式PFC包括静音式被动PFC和非静音式被动PFC。被动式PFC的功率因数只能达到0.7～0.8，它一般在高压滤波电容附近。
主动式PFC
而主动式PFC则由电感电容及电子元器件组成，体积小、通过专用IC去调整电流的波形，对电流电压间的相位差进行补偿。主动式PFC可以达到较高的功率因数──通常可达98%以上，但成本也相对较高。此外，主动式PFC还可用作辅助电源，因此在使用主动式PFC电路中，往往不需要待机变压器，而且主动式PFC输出直流电压的纹波很小，这种电源不必采用很大容量的滤波电容。
高频变压器
高频变压器是作为开关电源最主要的组成部分。开关电源一般采用半桥式功率转换电路，工作时两个开关三极管轮流导通来产生100kHz的高频脉冲波，然后通过高频变压器进行降压，输出低电压的交流电，高频变压器各个绕组线圈的匝数比例则决定了输出电压的多少。典型的半桥式变压电路中最为显眼的是三只高频变压器：主变压器、驱动变压器和辅助变压器（待机变压器），每种变压器在国家规定中都有各自的衡量标准，比如主变压器，只要是200W以上的电源，其磁芯直径（高度）就不得小于35mm。而辅助变压器，在电源功率不超过300W时其磁芯直径达到16mm就够了。
磁放大器
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功率(2006-08-22 15:16:00)
摘要：有功功率----又叫平均功率。交流电的瞬时功率不是一个恒定值，功率在一个周期内的平均值叫做有功功率，它是指在电路中电阻部分所消耗的功率，以字母P表示，单位瓦特。
视在功率----在具有电阻和电抗的电路内，电压与电流的乘积叫做视在功率，用字母Ps来表示，单位为瓦特。
无功功率----在具有电感和电容的电路里，这些储能元件在半周期的时间里把电源能量变成磁场（或电场）的能量存起来，在另半周期的时间里对已存的磁场（或电场）能量送还给电源。它们只是与电源进行能量交换，并没有真正消耗能量。我们把与电源交换能量的速率的振幅值叫做无功功率。用字母Q表示，单位为芝。
功率因数----在直流电路里，电压乘电流就是有功功率。但在交流电路里，电压乘电流是视在功率，而能起到作功的一部分功率（即有功功率）将小于视在功率。有功功率与视在功率之比叫做功率因数，以COSφ表示。
它们有以下关系：(黑体字表示向量形式！！！！！！）
Ps=P+jQ=UI （黑体字表示复数形式）
P=UIcosφ
Q=UIsinφ
建议找本《电路》来看看。......
UPS(2006-08-14 15:47:00)
摘要：UPS自动保护功能
为确保UPS中的逆变器和电池组等关键部件不致因偶然操作失误而损坏，需要在UPS电源中设置各种自动保护电路，其目的有：
＊保护位于UPS中的关键部件不被损坏；
＊万一UPS中的某些元件受损，应通过自动关机操作来防止故障的进一步扩大。
对于配置在UPS中的自动保护电路的数量和品种会因各个生产厂家的设计观点不同而有很大差别。一般说来，在大型UPS电源所用的保护电路更加完善。大量的运行实践早已证实，大型UPS电源的故障率远远低于小型UPS电源故障率。然而，无论UPS电源如何设计，其中有两种自动保护电路是必不可少的。
（1）UPS逆变器输出过载或短路的自动保护
对于小型UPS电源，当遇到负载端出现严重过载，甚至短路时，这个保护电路将会立即将UPS的逆变器电源置于自动关机状态，以防止位于逆变器电源中的晶体管、MOS管或IGBT管等功率放大元件被烧毁。与此同时，为确保对用户负载的连续供电，控制电路还将在完成上述操作的同时，让UPS电源作一次从逆变器供电→交流市电电源供电的切换操作。爱克赛公司的POWERWARE9150 UPS产品具有超强抗过载能力，逆变器可在150％的负载下坚持10秒之久而不跳转旁路供电，旁路可在1000％的负载下坚持20毫秒，这是其它UPS产品所远远不及的。这样一来，用户就可以利用驱动能力很强的市电电网电源来暂时维持正常工作。
（2）电池电压过低自动保护
当UPS电源在运行过程中，遇到市电电源出故障或市电供电中断时，蓄电池组将立即承担起向逆变器提供直流能源的工作。随着市电出故障时间的延长，电池组的端电压将逐渐下降。当电池组的端电压下降到“电池电压过低”阈值电平时，为防止电池组因过度放电而损坏，UPS将通过“电池电压过低保护电路”将逆变器置于立即关机状态，从而达到停止电池放电的目的。
智能化UPS的概念
在各种需求的推动下，现在的UPS已在大量引进微处理器监控技术的基础上发展成为一种智能化UPS。所谓“智能化UPS”是指能在UPS电源和微机／计算机网络之间建立起双向通信调控管理功能。它所主要完成的控制功能有：
（1）在UPS的运行中，当出现长时间的市电供电故障而转由电池供电，电池电压过低实行自动保护时，由于UPS在自动关机的同时，没有或禁止“逆变器供电→交流市电旁路电源供电”切换操作，所以就会出现......