開關電源噪聲的產生-外部干擾源

(1)外部干擾源

電源干擾出電源干擾可以以“共模”或“差模”方式存在?兩種干擾模式的區別是十分重要的,因為對共模干擾是不能用差模的方式來解決的,反之亦然?干擾類型可以從持續期很短的尖峰干擾完全失電之間進行變化?其中也包括電壓變化(如電壓的跌落?浪涌與中斷)?頻率變化?波形失真(電壓的或電流的)?持續噪聲或雜波以及瞬變等,電源干擾的類型見表6-4?

出表6-4電源干擾的類型

良好的電源設計應使開關電源在較惡劣的電磁環境中本身能正常工作,同時應對電源線中的各種脈沖干擾有較好的抑制作用?

(2)雷電干擾

  雷電干擾可分成直擊雷?感應雷和浪涌三種?直擊雷的主要破壞力在于電流特性而不在于放電產生的高電位?雷電擊中人體?建筑物或設備時,強大的雷電流轉變成熱能,直接破壞建筑物或設備?

  感應雷是雷電在雷云之間或雷云對地放電時,在附近的戶外傳輸信號線路?埋地電力線設備間連接線中產生電磁感應并侵入設備,使串聯在線路中間或終端的電子設備遭到損害?感應雷的破壞也稱為二次破壞?雷電流變化梯度很大,會產生強大的交變磁場,使得周圍的金屬構件產生感應電流,這種電流可能向周圍物體放電,如附近有可燃物就會引發火災和爆炸而感應到正在聯機的導線上時就會對設備造成強烈的破壞?感應雷可分為以下兩類

  ①靜電感應雷:帶有大量負電荷的雷云所產生的電場E將會在架空線路上感生出被電場東縛的正電荷?當雷云對地放電或對云間放電時,云層中的負電荷在一瞬間消失了(嚴格說是大大減弱),那么在線路上感應出的這些被束縛的正電荷也就在一瞬間失去了束縛,在電勢能的作用下,這些正電荷將沿著線路產生大電流沖擊,從而對電器設備產生不同程度的影響?

  ②電磁感應雷:雷擊發生在供電線路附近或擊在避雷針上,會產生強大的交變電磁場,此交變電磁場的能量將感應于線路并最終作用到設備上(由于避雷針的存在,建筑物上落雷的機會反倒增加,內部設備遭感應雷危害的機會和程度一般來說是增加了),對用電設備造成極大危害?

  雷電浪涌是近年來由于微電子設備的不斷應用而引起人們極大重視的一種雷電危害式,同時其防護方式也不斷完善?最常見的電子設備危害不是由直接雷擊引起的,而是由雷擊發生時在電源和通信線路中感應的電流浪涌引起的方面由于電子設備內部結構高度集成化(VLSI芯片),從而造成設備耐壓?耐過電流的水平下降,對雷電(包括感應雷及操作過電壓浪涌)的承受能力下降;另一方面由于信號來源路徑增多,系統較以前更容易遭受雷電波侵入浪涌電壓可以從電源線或信號線等途徑竄入微電子設備?我們就電源浪涌和信號系統浪涌兩方面分別討論其對弱電設備的危害?

  ①電源浪涌?電源浪涌并不僅源于雷擊,當電力系統出現短路故障?投切大負荷時都會產生電源浪涌,不論是雷擊還是線路浪涌發生的幾率都很高?當距你幾百公里的遠方發生了雷擊時,雷擊浪涌就會通過電網線路傳輸,經過變電站等衰減,到你的微電子設備時可能仍然有上千伏,這個高壓沖擊的時間很短,只有幾十到幾百個微秒,或者不足以燒毀微電子設備,但是對于微電子設備內部的半導體元件卻有很大的損害?

  ②信號系統浪涌?信號系統浪涌電壓的主要來源是感應雷擊?電磁干擾?無線電干擾和靜電干擾?金屬物體(如傳輸線)受到這些干擾信號的影響,會使傳輸中的數據產生誤碼,影響傳輸的準確性和傳輸速率?排除這些干擾將會改善網絡的傳輸狀況?