2-2-3 电源成为噪声源时

由于电源本质上就是一个电路,仅提供直流电或商用频率,应该不太可能成为电磁噪声的起因或途径。但在许多情况中,其实际上成为了噪声的起因或途径。这是由于以下原因所导致的:

  1. (i) 即使电压看似稳定,但其电流可能包含了大量的高频电流以运行电路

  2. (ii) 由于电源线在电路中是共享的线路,因此噪声会循环并会影响整个电路

  3. (iii) 特别是接地往往是整个设备共享的,并提供了一个共同的电势,很难将其分离

  4. (iv) 由于电源是设备的能量来源,噪声能量也会变大

电源产生噪声的典型例子是接触噪声和开关电源。

接触噪声是噪声的一种,是在用开关打开/关闭电源电流时在接触点产生的噪声(关闭时噪声尤其强大),与2-2-3(2)节中描述的开关浪涌具有相同的含义。详细说明,请参见2-2-3节。由于产生了很高的电压,且短暂而又高频电流的流动传播无线电波,所以会造成电路故障或导致周边电子设备故障。

开关电源是通过使用半导体使电流间歇性流动,来改变电压和频率的一种电路。由于中断电流部分产生高频能量,当此能量泄漏到外部时便会造成噪声干扰。例如,图2-2-7中所示的断路器型DC-DC转换器通过使用晶体管使直流电流间歇性流动而输出电压。此类间歇性电流内含高频能量。尽管大部分能量通常被输入电容和/或输出平滑电路所吸收,但即使是少量泄漏也会成为周边电路的噪声源。为了消除开关电源时产生的噪声,除了输入电容器和/或输出平滑电路以外,还使用了LC低通滤波器(通过改善输入电容器和输出平滑电路的性能,也可以抑制噪声)。

除了DC-DC转换器以外,驱动电机的逆变器也是能产生噪声的开关电源的一种类型。 

Mechanism of causing noise by DC-DC converter (Simplified model of chopper-type down converter)

图2-2-7 由DC-DC转换器产生噪声的机制
(断路器型降频转换器的简单模型)

相比之下,把电源作为噪声受害方来看,电源是相对较难受到影响的电路。由于内部使用的能量较大,所以不容易受干扰的影响。

但电源可以是噪声传导的路径。如图2-2-8中所示,电源线是电子设备相互直接连接的导体,是噪声的一个重要传导路径。例如,当电子设备受到噪声影响时,或当电子设备发射噪声时,交流电源线便成为噪声的出入口。因此,很多电子设备在电源线中使用了EMI静噪滤波器。图2-2-9所示为交流电源EMI静噪滤波器的配置示例。

由于电源所使用的EMI静噪滤波器通常会吸取比信号电流明显更大的电流,因此需要有大电流吸取能力的元件。

Electronic devices are connected via AC power line

图2-2-8 通过交流电源线连接电子设备

Configuration example of EMI suppression filter for AC power supply

图2-2-9 交流电源线EMI静噪滤波器的配置示例

Characteristics of power supply circuit in terms of EMC

图2-2-10 以EMC为例电源电路的特性


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