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PWM控制電路的基本構(gòu)成及工作原理
摘要：介紹了PWM控制電路的基本構(gòu)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明，同時給出了其在不間斷電源中的應用電路。引言
開關(guān)電源一般都采用脈沖寬度調(diào)制（PWM）技術(shù)，
其特點是頻率高，效率高，功率密度高，可靠性高。然而，由于其開關(guān)器件工作在高頻通斷狀態(tài)，高頻的快速瞬變過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(shù)字設備，則設備產(chǎn)生的EMI信號會變得更加強烈和復雜。
本文從開關(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 開關(guān)電源產(chǎn)生EMI的機理
數(shù)字設備中的邏輯關(guān)系是用脈沖信號來表示的。為便于分析，把這種脈沖信號適當簡化，用圖1所示的脈沖串表示。根據(jù)傅里葉級數(shù)展開的方法，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為脈沖的上升時間和下降時間。
開關(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高電壓、大電流的受控脈沖信號源。假定某PWM開關(guān)電源脈沖信號的主要參數(shù)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中開關(guān)電源內(nèi)脈沖信號產(chǎn)生的諧波電平，對于其他電子設備來說即是EMI信號，這些諧波電平可以從對電源線的傳導干擾（頻率范圍為0.15～30MHz）和電場輻射干擾（頻率范圍為30～1000MHz）的測量中反映出來。
在圖2中，基波電平約160dBμV，500MHz約30dBμV，所以，要把開關(guān)電源的EMI電平都控制在標準規(guī)定的限值內(nèi)，是有一定難度的。
2 開關(guān)電源EMI濾波器的電路設計
當開關(guān)電源的諧波電平在低頻段（頻率范圍0.15～30MHz）表現(xiàn)在電源線上時，稱之為傳導干擾。要抑制傳導干擾相對比較容易，只要使用適當?shù)腅MI濾波器，就能將其在電源線上的EMI信號電平抑制在相關(guān)標準規(guī)定的限值內(nèi)。
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，實現(xiàn)的衰減越理想，得到的插入損耗特性就越好。也就是說，如果噪音源內(nèi)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(nèi)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）。這個原則也是設計抑制開關(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，其特點是兩條線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，其特點是兩條線上的雜訊電壓是同電位反向的。通常，線路上干擾電壓的這兩種分量是同時存在的。由于線路阻抗的不平衡，兩種分量在傳輸中會互相轉(zhuǎn)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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