一種降低開關電路電磁噪聲的方法和裝置的制造方法
【專利說明】
[0001]技術領域:
本發明涉及電學領域，尤其涉及電磁兼容技術，特別是一種降低開關電路電磁噪聲的方法和裝置。
[0002]【背景技術】:
開關電源以其效率高、體積小、輸出穩定性好的優點而得到廣泛應用。但是，由于開關電源工作過程中的高頻率、高di/dt和高du/dt，使電磁干擾問題非常突出，造成開關電路電磁噪聲過大。
[0003]現有技術中，常見的抑制開關電路電磁噪聲的措施主要有抑制干擾源的方法、濾波法、屏蔽法、在器件特性上進行改善的方法、采用合適的線路布局等。例如，可以通過隨機調制開關電源的脈寬調制頻率，將諧波能量分配到較寬的頻率范圍，進而減弱諧波幅值。還可以通過軟開關技術降低開關管通斷時的高du/dt和di/dt。對于任何設備而言，濾波也是很有效的解決電磁干擾的技術之一。濾波可以有效地削弱導線上的干擾信號，防止電路中的干擾信號傳到導線上借助導線輻射。例如，在機箱上設置屏蔽，或者對局部電路加屏蔽裝置。
[0004]通過這些方法處理，可以有效抑制電源對外界的干擾，但是當多個電源通過直流母線并聯時，還是會導致總線的噪聲信號超標。這是因為多個電源并聯后，在總線上偵測到的噪聲，將會是單個電源產生的噪聲信號的疊加。
[0005]
【發明內容】
:
本發明的目的在于提供一種降低開關電路電磁噪聲的方法，所述的這種降低開關電路電磁噪聲的方法要解決現有技術中多個開關電源通過直流母線并聯而導致總線噪聲信號超標的技術問題。
[0006]本發明提供了一種降低開關電路電磁噪聲的方法，所述的開關電路中包括有一個線性阻抗穩定電路或者直流母線和兩個以上數目的開關電源，其中，在所述的線性阻抗穩定電路或者直流母線與任意一個所述的開關電源之間均各自連接一個集成磁件，在任意一個所述的集成磁件中設置電感器和平衡阻抗元件，電感器串聯連接在線性阻抗穩定電路或者直流母線與開關電源之間，利用一個模擬開關來調節所述的平衡阻抗元件的阻抗值，使平衡阻抗元件的阻抗值隨時間跳變，另將一個平衡繞組與平衡阻抗元件連接，利用平衡繞組調整耦合電感器的端口特性，利用耦合電感器端口特性的變化調整經過耦合電感器的噪聲信號的相位和幅度，在相位發生偏移時，開關電源產生的同頻率的噪聲源信號形成相位差，上述噪聲源信號在線性阻抗穩定電路或者直流母線上相互抵銷，從而降低開關電路電磁噪聲。
[0007]進一步的，利用一個數字信號處理器產生混沌信號來控制所述的模擬開關的動作。
[0008]本發明還提供了一種實現上述降低開關電路電磁噪聲的方法的裝置，所述的這種裝置包括一個E-E型磁芯，所述的E-E型磁芯包括兩個邊柱和一個中心柱，其中，所述的中心柱中設置有氣隙，任意一個所述的邊柱上均各自設置有一個電感線圈，所述的平衡繞組以“8”字型路徑繞過兩個邊柱并避開中心柱，平衡繞組包括有一個第一引出端和一個第二引出端，平衡繞組的第一引出端從一個所述的邊柱引出并與平衡阻抗元件的一端連接，平衡繞組的第二引出端與模擬開關的一端連接，模擬開關的另一端與平衡阻抗元件的另一端連接，模擬開關包括有一個控制端，所述的控制端與一個數字信號處理器的輸出端連接。
[0009]進一步的，所述的平衡阻抗元件中包括有兩個阻抗器件，所述的兩個阻抗器件的一端共同連接到平衡繞組的第一引出端，所述的模擬開關包括兩個金屬氧化物半導體場效應晶體管，所述的兩個金屬氧化物半導體場效應晶體管的漏極各自與所述的兩個阻抗器件的另一端連接，兩個金屬氧化物半導體場效應晶體管的源極共同連接到平衡繞組的第二引出端，兩個金屬氧化物半導體場效應晶體管的柵極分別與一個數字信號處理器中的兩個輸出端連接。
[0010]進一步的，所述的電感線圈均為對稱式boost變換器中的分立的電感線圈。
[0011]本發明的工作原理是:本發明將對稱式Boost變換器中的分立的兩個功率電感耦合，將其分別繞制在同一個E-E磁芯的兩個邊柱上，磁芯的中心柱開有氣隙。在E-E磁芯中繞制一個平衡繞組，平衡繞組以“8”字型繞過兩個邊柱，不經過中心柱，從其中一個邊柱引出，引出端連接平衡阻抗。平衡繞組只占有很小的窗口面積，因此變換器的大小并未因為加入平衡繞組而產生變化。平衡繞組的加入使得耦合電感多了兩個引出端子，不同的阻抗將被串聯在這兩個端子之間。在平衡繞組的兩個引出端子接入帶有模擬開關的隨時間跳變的平衡阻抗。通過模擬開關對于接入兩引出端子間阻抗的管理，耦合電感的端口特性將被有效調整，耦合電感的端口特性的變化，將會體現到經過耦合電感的噪聲信號的相位和幅度上，如果相位發生偏移，各個電源產生的同頻率的噪聲源信號將會形成相位差，從而這些噪聲可以在總線上相互抵銷，達到解決總線噪聲信號超標的問題。采用混沌信號調制阻抗。將兩組阻抗分別和模擬開關MOS管串聯，再將其相互并聯后接入平衡繞組的引出端上。應用DSP產生混沌信號驅動MOS管，將兩組阻抗隨機接入平衡繞組中。該阻抗可以是電容、電阻或電感，或其組合網絡。接入平衡繞組的阻抗會隨著時間無規律變化，不同時間可能有不同的阻抗接入其中。
[0012]本發明和已有技術相比較，其效果是積極和明顯的。本發明采用混沌阻抗調制抑制電源母線電磁噪聲，提高了變換器功率密度。通過調整平衡阻抗的大小和屬性改變外端口特性，抑制總線噪聲信號超標。在傳統的電磁噪聲抑制基礎之上，結合本發明中的混沌阻抗調制抑制電源母線電磁噪聲的技術，可以使直流總線的噪聲進一步減少。
【附圖說明】
[0013]圖1是本發明中的電路結構的框圖；
圖2是本發明中的電路結構原理圖；
圖3為本發明中的耦合電感及平衡繞組的實現方式圖；
圖4為本發明中的混沌信號的示意圖。
[0014]【具體實施方式】:
實施例1:
如圖1、圖2、圖3和圖4所示，本發明提供了一種降低開關電路電磁噪聲的方法，所述的開關電路中包括有一個線性阻抗穩定電路或者直流母線I和兩個以上數目的開關電源2，其中，在所述的線性阻抗穩定電路或者直流母線I與任意一個所述的開關電源2之間均各自連接一個集成磁件3，在任意一個所述的集成磁件3中設置電感器和平衡阻抗元件，電感器串聯連接在線性阻抗穩定電路或者直流母線I與開關電源2之間，利用一個模擬開關來調節所述的平衡阻抗元件的阻抗值，使平衡阻抗元件的阻抗值隨時間跳變，另將一個平衡繞組4與平衡阻抗元件連接，利用平衡繞組4調整耦合電感器的端口特性，利用耦合電感器端口特性的變化調整經過耦合電感器的噪聲信號的相位和幅度，在相位發生偏移時，開關電源2產生的同頻率的噪聲源信號形成相位差，上述噪聲源信號在線性阻抗穩定電路或者直流母線I上相互抵銷，從而降低開關電路電磁噪聲。
[0015]進一步的，利用一個數字信號處理器5產生混沌信號來控制所述的模擬開關的動作。
[0016]本發明還提供了一種實現上述降低開關電路電磁噪聲的方法的裝置，所述的這種裝置包括一個E-E型磁芯，所述的E-E型磁芯包括兩個邊柱和一個中心柱，其中，所述的中心柱中設置有氣隙，兩個邊柱上分別設置有電感線圈L3和電感線圈L4，所述的平衡繞組4以“8”字型路徑繞過兩個邊柱并避開中心柱，平衡繞組4包括有一個第一引出端和一個第二引出端，平衡繞組4的第一引出端從一個邊柱引出并與平衡阻抗元件的一端連接，平衡繞組4的第二引出端與模擬開關的一端連接，模擬開關的另一端與平衡阻抗元件的另一端連接，模擬開關包括有一個控制端，所述的控制