小功率高频ups抗电磁干扰设计

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1、小功率高频UPS抗电磁干扰设计　　【摘要】由于小功率UPS会产生电磁干扰污染它工作的电网，同时它们又容易受到外部电磁环境的影响，无法精确地工作。所以在本文中对小功率UPS的电路进行了改进，还采用了滤波、屏蔽、接地等技术，使该类型UPS产生的干扰被控制在EMC标准规定的限度之下，使它们既能够良好地工作又不会污染电网。通过实践证明本文中采用的方案经济可靠地解决了小功率UPS的抗干扰问题，使该类UPS电源能够有效地吸收和抑制干扰。不但能够使该类电源的性能得到改善，还降低了该类UPS电源的故障率，使小功率UPS的使用范围更加广泛。【关键词】EMI电磁干扰；EMC电磁兼容；滤波

2、；抑制本文中的小型UPS采用全桥整流，Boost升压，半桥逆变，工作特性为高电压、小功率1KVA的电源。这种UPS体积相对较小，重量轻，大功率密度，高智能化，在工业、国防、办公领域使用量较大。但是，该类型UPS由于其固有的电路结构，它容易产生干扰，注入电网，影响邻近的电子仪器及电气设备的正常工作，所以这种电源如果不采取一定的措施就不能很好地应用于精度要求较高的场合，因此降低该类型UPS电源对外部环境的电磁干扰即EMI，是我们的一个重要任务。9另外我们必须解决的问题是该类UPS对工作环境的适应性即抗干扰能力。由于该类电源的工作环境是处于几百伏的电压到几伏的电压，既有高频

3、信号又有低频信号，此外它们内部电磁分布相当复杂，它们内部的电路结构及其PCB布线，容易导致整个系统工作不稳定，且容易受到外部的浪涌、静电放电、电快速脉冲群的影响，使电源无法精确地工作。综上所述，我们要求该电源必须满足两点要求：（1）不会污染周围的电磁环境，（2）它在现实的电磁工作环境中不会发生故障性能也不会下降。一、UPS的EMI即电磁干扰UPS的电磁干扰情况如图1所示，具体如下所述：1.UPS电源的输入端为工频整流，我们采用传统的桥式整流[1]，如图2所示，这里没采用PFC只有大滤波电容充放电，因此输入电流是一个时间短，峰值很高的周期性尖峰畸变电流，含有丰富的高次谐

4、波分量，它们注入电网，引起严重的谐波污染。整流二极管在反向恢复期间会引起。92.开关管VT、VT1、VT2的工作频率都在20K以上，由于这类开关管导通时间极短，及逆变回路中引线电感的存在，导通时会产生很大的du/dt和很高的尖峰电压；开关管在关断时，关断时间短，将产生很大的di/dt和很高的电流尖峰，UPS电源的这种尖峰干扰通过输入/输出线传播出去而形成的干扰称为传导干扰，即传导性EMI。在输入/输出线传播同时，会在空间中产生电磁场，发生电磁辐射，这样产生的干扰称为辐射干扰。UPS电源中开关管的频率越高，它产生的传导干扰和辐射干扰也越强。3.电感磁性元件引起的EMI。

5、电感L1、开关管VT和滤波电容C1构成的高频开关电流环路能产生较大的空间辐射。如果电容器C1滤波不足，高频电流会以差模方式传导到输入交流电源中如图2中的I。4.高频工作下的元件都具有高频寄生特性，高频工作时，导线变成了发射线，电容变成了电感，电感变成了电容，电阻变成了共振电路，会使其工作状态产生影响并使其频率特性发生了相当大的变化，变成UPS电源中的辐射干扰源。例如高频整流二极管VD5也是一个重要的高频干扰源，它高速的通断工作在很高的du/dt、di/dt下会产生高频干扰沿直流输出线传出去。5.电网中各种用电设备产生的电磁干扰会沿电源线进入UPS电源内部，此类EMI主

6、要以共模或差模两种方式存在，其中能够对UPS电源造成损坏或影响其工作的主要是电快速瞬变脉冲群和浪涌冲击波。二、UPS的电磁干扰抑制技术1.抑制UPS电源的EMI，我们是无法彻底根除干扰源，只有尽量减小干扰源的能量。9（1）在开关管VT两端并接RC吸收电路，如图3所示，在开关管高速通断时，对开关管的能量加以缓冲并吸收功率，减少di/dt、du/dt。（2）在二次回路中的高频整流二极管VD5两端并接RC吸收电路，在VD5高速通断时对其能量加以缓冲并吸收，减少di/dt、du/dt。2.对于传导型电磁干扰EMI，我们设法在其的传导路径上设置障碍即滤波器，吸收并阻止电磁干扰。

7、我们在UPS电源的输入端加电源滤波器，滤波器对高频呈高阻抗，对工频呈低阻抗，它不仅封锁了共模干扰，而且能够衰减了输入回路中的差模干扰。滤波是抑制传导干扰的一种很好的办法，在电源输入端接上滤波器，它具有双向抑制作用，既可以抑制UPS电源产生的向电网反馈的干扰，也可以抑制来自电网的干扰对UPS电源的侵害。3.对于UPS电源输入端的二极管整流桥产生的谐波及无功，一种方法是采取功率因数校正（PFC）电路来提高功率因数并解决脉冲尖峰电流过大的问题，而另一种方法是采取差模滤波器这样可以抑制脉冲电流的峰值，并降低电流谐波干扰。94.屏蔽。抗电磁干扰设计要实现以下两