專利名稱：一種非隔離式開關(guān)電源的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及電磁干擾解決技術(shù)，尤其涉及降低非隔離式開關(guān)電源電磁干擾。
背景技術(shù)：
非隔離式開關(guān)電源由于效率高、體積小、重量輕常被用于電子設(shè)備的單元板內(nèi)做DC/DC變換之用。然而由于開關(guān)調(diào)制信號(hào)頻率高和邊沿陡，使開關(guān)電源產(chǎn)生嚴(yán)重的電磁干擾EMI(Electromagnetic Interference)，即在開關(guān)電源輸出端直流電壓上疊加了一串頻率很高的尖脈沖(頻率通常在10MHz-100MHz)，使應(yīng)用這種開關(guān)電源的電子設(shè)備的電磁兼容性受到嚴(yán)重影響。目前，非隔離式開關(guān)電源通常在輸出端采用π型或共模電感和電容組成濾波器來減小這種電磁干擾，這種方法是一種被動(dòng)的方法，它不能從產(chǎn)生電磁干擾源的根本上解決問題，而且還要增加開關(guān)電源的體積和成本。
現(xiàn)敘述非隔離式開關(guān)電源的原理和產(chǎn)生電磁干擾源的機(jī)制圖1是一種非隔離式開關(guān)電源的電路圖，該圖是用一塊芯片(圖中虛線框內(nèi))及外圍電路組成的開關(guān)電源。該開關(guān)電源也可以由分立元件構(gòu)成。利用一種帶功率輸出場效應(yīng)管的單片脈寬調(diào)制(PWM)電路(RT34063)外接少量元器件組成的開關(guān)電源電路，輸出端接有續(xù)流二極管VD1和儲(chǔ)能電感L1。芯片內(nèi)部有振蕩器(OSC頻率約為100KHZ)和電壓比較器(COMP)以及RS觸發(fā)器組成一個(gè)脈沖占空比可調(diào)的驅(qū)動(dòng)電路，并控制Q1、Q2功率場效應(yīng)管組成的達(dá)林頓高電路的輸出電壓。其工作過程是剛上電時(shí)，內(nèi)部振蕩器可先使RS觸發(fā)器復(fù)位，Q1、Q2功率場效應(yīng)管處于關(guān)閉狀態(tài)。此時(shí)電壓比較器輸入端(5腳)電壓低于內(nèi)部基準(zhǔn)1.25V，其輸出為高電位使RS觸發(fā)器Q端輸出也為高，此時(shí)Q1、Q2功率場效應(yīng)管處于導(dǎo)通狀態(tài)對(duì)負(fù)載輸出電流，該電流持續(xù)一定時(shí)間后，內(nèi)部振蕩器又使RS觸發(fā)器復(fù)位，Q1、Q2功率場效應(yīng)管處于關(guān)閉狀態(tài)。如此的過程反復(fù)將輸入的直流電壓進(jìn)行的開關(guān)調(diào)制后輸出具有一定占空比的矩型波，由儲(chǔ)能電感和肖特基續(xù)流二極管平滑后得到所需要的直流電壓。該芯片應(yīng)用很廣，同型號(hào)的還有MC34063(另一公司產(chǎn)品)用法完全相同。
這類開關(guān)電源的電磁干擾主要來自內(nèi)部電路中的二個(gè)部分1，脈寬調(diào)制(PWM)的功率開關(guān)場效應(yīng)管；2，續(xù)流、整流的肖特基(Schottky)二極管。
開關(guān)電源產(chǎn)生電磁干擾源的理論根據(jù)1.由于開關(guān)電源的工作在非線性的開關(guān)狀態(tài)，它對(duì)輸入的直流電壓進(jìn)行PWM變換后形成一種周期性的矩形波。
根據(jù)富氏變換，矩形波脈沖電信號(hào)其能量被分布在從直流開始到無數(shù)多的諧波里。設(shè)連續(xù)信號(hào)為f(x)f(x)=A0+Σn=1∞(ancosnωt+bnsinnωt)]]>式中A0是直流分量，∑以后是基波和各次諧波的分量。
2.在非隔離式開關(guān)電源中，通常用儲(chǔ)能電感和肖特基二極管續(xù)流來平滑輸出電壓，因此，二極管內(nèi)部的非線性電流(Imsinωt)＝f(x)用泰勒級(jí)數(shù)展開后也含有豐富的諧波和頻率組合，在專業(yè)上稱非線性頻率失真則有，f(x)＝a0+a1x+a2x2+a3x3+…anxn+…從展開式中可以看出開關(guān)電源開關(guān)頻率的各次諧波是電磁干擾源。
實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型要解決的技術(shù)問題是通過一種新的方式解決隔離式開關(guān)電源的電源電磁干擾的問題，為開關(guān)電源滿足輻射發(fā)射和傳導(dǎo)發(fā)射(簡稱EMI)電磁兼容性要求提供了一種低電磁干擾的非隔離式開關(guān)電源。
本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案為現(xiàn)有技術(shù)中的開關(guān)電源是在帶功率輸出管的單片脈寬調(diào)制電路及其外圍電路組成的開關(guān)電源的輸出端接有續(xù)流二極管VD1和儲(chǔ)能電感L1。其中的芯片也可以用分立元件構(gòu)成。本實(shí)用新型就是在此基礎(chǔ)上，在所述續(xù)流二級(jí)管上串聯(lián)一個(gè)磁珠。當(dāng)磁珠被高頻電磁場激化時(shí)吸收能量。
所述磁珠可以選用貼片磁珠。
本實(shí)用新型根據(jù)磁性材料能吸收電磁場的原理利用磁珠直接吸收電磁干擾源的能量使之轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮芰?。使用磁珠?duì)于減小開關(guān)電源的開關(guān)信號(hào)引起的電磁干擾輻射有明顯效果。這種開關(guān)電源能順利通過B級(jí)的EMI測試并對(duì)于運(yùn)用這種開關(guān)電源的電子設(shè)備和系統(tǒng)的電磁兼容性也會(huì)有改善。并簡化和降低了開關(guān)電源在EMI的解決方案的設(shè)計(jì)和制造難度，節(jié)省了開關(guān)電源的制造成本。


圖1為現(xiàn)有技術(shù)的非隔離式開關(guān)電源電路圖；圖2為本實(shí)用新型的非隔離式開關(guān)電源電路圖。
具體實(shí)施方式
圖1為現(xiàn)有技術(shù)中的非隔離式開關(guān)電源的電路圖，其工作原理已在背景技術(shù)部分詳細(xì)描述，這里不再描述。圖中的虛框部分為芯片，該部分也可以用分離元件構(gòu)成。
圖2是本實(shí)用新型的非隔離式開關(guān)電源的電路圖。與圖1的區(qū)別在于，在續(xù)流二級(jí)管上串接磁珠一個(gè)磁珠Z1。
實(shí)驗(yàn)檢測表明，在未串磁珠吸收回路所測試的RE曲線中，可以看到在30MHz到60MHz頻段RE都很高，且有部分頻段超標(biāo)。而在串接磁珠吸收回路所測試的RE曲線中，在30MHz到200MHz頻段RE都很低，且有5-10dB余量，在30MHz到100MHz頻段RE均在B級(jí)限值以下。
磁珠可以選用貼片磁珠。選擇貼片磁珠時(shí)注意額定電流匹配和諧振(吸收頻段)阻抗。對(duì)于背景技術(shù)所述來自各電路的電磁干擾，現(xiàn)有技術(shù)措施是增加差模和共模電感，而本方法是采用磁珠直接串接入肖特基二極管的方法，對(duì)降低開關(guān)電源的EMI取的了令人驚奇的效果。通常可降低100MHz以下的電磁干擾能量5dB-10dB。該方法從原理上講可用于所有非隔離式開關(guān)電源中，可節(jié)省差模和共模電感，并使開關(guān)電源的電磁干擾得到根本性解決方案、使非隔離式開關(guān)電源的技術(shù)進(jìn)一步成熟，使非隔離式開關(guān)電源的得到更廣泛地應(yīng)用，它所產(chǎn)生的經(jīng)濟(jì)效益是可觀的。
權(quán)利要求1.一種非隔離式開關(guān)電源，在帶功率輸出管的單片脈寬調(diào)制電路及其外圍電路組成的開關(guān)電源的輸出端接一個(gè)續(xù)流二極管和儲(chǔ)能電感，其特征在于，在所述續(xù)流二級(jí)管上串聯(lián)一個(gè)磁珠。
2.權(quán)利要求1所述的非隔離式開關(guān)電源，其特征在于，所述磁珠選用貼片磁珠。
3.一種非隔離式開關(guān)電源，由振蕩器、電壓比較器以及RS觸發(fā)器組成一個(gè)脈沖占空比可調(diào)的驅(qū)動(dòng)電路，該驅(qū)動(dòng)電路控制由功率管組成的達(dá)林頓電路的輸出電壓，在所述功率管的輸出端接一個(gè)續(xù)流二極管和儲(chǔ)能電感，其特征在于，在所述續(xù)流二級(jí)管上串聯(lián)一個(gè)磁珠。
4.權(quán)利要求3所述的非隔離式開關(guān)電源，其特征在于，所述磁珠選用貼片磁珠。
專利摘要一種非隔離式開關(guān)電源，在帶功率輸出管的單片脈寬調(diào)制電路及其外圍電路組成的開關(guān)電源的輸出端接有續(xù)流二極管VD1和儲(chǔ)能電感L1，在所述續(xù)流二級(jí)管上串聯(lián)一個(gè)磁珠，當(dāng)磁珠被高頻電磁場激化時(shí)吸收能量。本實(shí)用新型根據(jù)磁性材料能吸收電磁場的原理利用磁珠直接吸收電磁干擾源的能量使之轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮芰?。使用磁珠?duì)于減小開關(guān)電源的開關(guān)信號(hào)引起的電磁干擾輻射有明顯效果。這種開關(guān)電源能順利通過B級(jí)的EMI測試并對(duì)于運(yùn)用這種開關(guān)電源的電子設(shè)備和系統(tǒng)的電磁兼容性也會(huì)有改善。并簡化和降低了開關(guān)電源在EMI的解決方案的設(shè)計(jì)和制造難度，節(jié)省了開關(guān)電源的制造成本。
文檔編號(hào)H02M3/04GK2852515SQ20052006204
公開日2006年12月27日 申請(qǐng)日期2005年7月22日 優(yōu)先權(quán)日2005年7月22日
發(fā)明者吳耀庭, 彭樂龍 申請(qǐng)人:中興通訊股份有限公司