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PWM控制電路的基本構成及工作原理
摘要：介紹了PWM控制電路的基本構成及工作原理，給出了美國Silicon General公司生產(chǎn)的高性能集成PWM控制器SG3524的引腳排列和功能說(shuō)明，同時(shí)給出了其在不間斷電源中的應用電路。引言
開(kāi)關(guān)電源一般都采用脈沖寬度調制（PWM）技術(shù)，
其特點(diǎn)是頻率高，效率高，功率密度高，可靠性高。然而，由于其開(kāi)關(guān)器件工作在高頻通斷狀態(tài)，高頻的快速瞬變過(guò)程本身就是一電磁騷擾（EMD）源，它產(chǎn)生的EMI信號有很寬的頻率范圍，又有一定的幅度。若把這種電源直接用于數字設備，則設備產(chǎn)生的EMI信號會(huì )變得更加強烈和復雜。
本文從開(kāi)關(guān)電源的工作原理出發(fā)，探討抑制傳導干擾的EMI濾波器的設計以及對輻射EMI的抑制。
1 開(kāi)關(guān)電源產(chǎn)生EMI的機理
數字設備中的邏輯關(guān)系是用脈沖信號來(lái)表示的。為便于分析，把這種脈沖信號適當簡(jiǎn)化，用圖1所示的脈沖串表示。根據傅里葉級數展開(kāi)的方法，可用式（1）計算出信號所有各次諧波的電平。
式中：An為脈沖中第n次諧波的電平；
Vo為脈沖的電平；
T為脈沖串的周期；
tw為脈沖寬度；
tr為脈沖的上升時(shí)間和下降時(shí)間。
開(kāi)關(guān)電源具有各式各樣的電路形式，但它們的核心部分都是一個(gè)高電壓、大電流的受控脈沖信號源。假定某PWM開(kāi)關(guān)電源脈沖信號的主要參數為：Vo=500V，T=2×10－5s，tw=10－5s，tr=0.4×10－6s，則其諧波電平如圖2所示。
圖2中開(kāi)關(guān)電源內脈沖信號產(chǎn)生的諧波電平，對于其他電子設備來(lái)說(shuō)即是EMI信號，這些諧波電平可以從對電源線(xiàn)的傳導干擾（頻率范圍為0.15～30MHz）和電場(chǎng)輻射干擾（頻率范圍為30～1000MHz）的測量中反映出來(lái)。
在圖2中，基波電平約160dBμV，500MHz約30dBμV，所以，要把開(kāi)關(guān)電源的EMI電平都控制在標準規定的限值內，是有一定難度的。
2 開(kāi)關(guān)電源EMI濾波器的電路設計
當開(kāi)關(guān)電源的諧波電平在低頻段（頻率范圍0.15～30MHz）表現在電源線(xiàn)上時(shí)，稱(chēng)之為傳導干擾。要抑制傳導干擾相對比較容易，只要使用適當的EMI濾波器，就能將其在電源線(xiàn)上的EMI信號電平抑制在相關(guān)標準規定的限值內。
要使EMI濾波器對EMI信號有最佳的衰減性能，則濾波器阻抗應與電源阻抗失配，失配越厲害，實(shí)現的衰減越理想，得到的插入損耗特性就越好。也就是說(shuō)，如果噪音源內阻是低阻抗的，則與之對接的EMI濾波器的輸入阻抗應該是高阻抗（如電感量很大的串聯(lián)電感）；如果噪音源內阻是高阻抗的，則EMI濾波器的輸入阻抗應該是低阻抗（如容量很大的并聯(lián)電容）。這個(gè)原則也是設計抑制開(kāi)關(guān)電源EMI濾波器必須遵循的。
幾乎所有設備的傳導干擾都包含共模噪音和差模噪音，開(kāi)關(guān)電源也不例外。共模干擾是由于載流導體與大地之間的電位差產(chǎn)生的，其特點(diǎn)是兩條線(xiàn)上的雜訊電壓是同電位同向的；而差模干擾則是由于載流導體之間的電位差產(chǎn)生的，其特點(diǎn)是兩條線(xiàn)上的雜訊電壓是同電位反向的。通常，線(xiàn)路上干擾電壓的這兩種分量是同時(shí)存在的。由于線(xiàn)路阻抗的不平衡，兩種分量在傳輸中會(huì )互相轉變，情況十分復雜。典型的EMI濾波器包含了共模雜訊和差模雜訊兩部分的抑制電路，如圖3所示。
圖中：差模抑制電容Cx1，Cx20.1～0.47μF；
差模抑制電感L1，L2100～130μH；
共模抑制電容Cy1，Cy2
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