开关电源噪声的产生-外部干扰源

(1)外部干扰源

电源干扰出电源干扰可以以“共模”或“差模”方式存在｡两种干扰模式的区别是十分重要的,因为对共模干扰是不能用差模的方式来解决的,反之亦然｡干扰类型可以从持续期很短的尖峰干扰完全失电之间进行变化｡其中也包括电压变化(如电压的跌落､浪涌与中断)､频率变化､波形失真(电压的或电流的)､持续噪声或杂波以及瞬变等,电源干扰的类型见表6-4｡

出表6-4电源干扰的类型

良好的电源设计应使开关电源在较恶劣的电磁环境中本身能正常工作,同时应对电源线中的各种脉冲干扰有较好的抑制作用｡

(2)雷电干扰

  雷电干扰可分成直击雷､感应雷和浪涌三种｡直击雷的主要破坏力在于电流特性而不在于放电产生的高电位｡雷电击中人体､建筑物或设备时,强大的雷电流转变成热能,直接破坏建筑物或设备｡

  感应雷是雷电在雷云之间或雷云对地放电时,在附近的户外传输信号线路､埋地电力线设备间连接线中产生电磁感应并侵入设备,使串联在线路中间或终端的电子设备遭到损害｡感应雷的破坏也称为二次破坏｡雷电流变化梯度很大,会产生强大的交变磁场,使得周围的金属构件产生感应电流,这种电流可能向周围物体放电,如附近有可燃物就会引发火灾和爆炸而感应到正在联机的导线上时就会对设备造成强烈的破坏｡感应雷可分为以下两类

  ①静电感应雷:带有大量负电荷的雷云所产生的电场E将会在架空线路上感生出被电场東缚的正电荷｡当雷云对地放电或对云间放电时,云层中的负电荷在一瞬间消失了(严格说是大大减弱),那么在线路上感应出的这些被束缚的正电荷也就在一瞬间失去了束缚,在电势能的作用下,这些正电荷将沿着线路产生大电流冲击,从而对电器设备产生不同程度的影响｡

  ②电磁感应雷:雷击发生在供电线路附近或击在避雷针上,会产生强大的交变电磁场,此交变电磁场的能量将感应于线路并最终作用到设备上(由于避雷针的存在,建筑物上落雷的机会反倒增加,内部设备遭感应雷危害的机会和程度一般来说是增加了),对用电设备造成极大危害｡

  雷电浪涌是近年来由于微电子设备的不断应用而引起人们极大重视的一种雷电危害式,同时其防护方式也不断完善｡最常见的电子设备危害不是由直接雷击引起的,而是由雷击发生时在电源和通信线路中感应的电流浪涌引起的方面由于电子设备内部结构高度集成化(VLSI芯片),从而造成设备耐压､耐过电流的水平下降,对雷电(包括感应雷及操作过电压浪涌)的承受能力下降;另一方面由于信号来源路径增多,系统较以前更容易遭受雷电波侵入浪涌电压可以从电源线或信号线等途径窜入微电子设备｡我们就电源浪涌和信号系统浪涌两方面分别讨论其对弱电设备的危害｡

  ①电源浪涌｡电源浪涌并不仅源于雷击,当电力系统出现短路故障､投切大负荷时都会产生电源浪涌,不论是雷击还是线路浪涌发生的几率都很高｡当距你几百公里的远方发生了雷击时,雷击浪涌就会通过电网线路传输,经过变电站等衰减,到你的微电子设备时可能仍然有上千伏,这个高压冲击的时间很短,只有几十到几百个微秒,或者不足以烧毁微电子设备,但是对于微电子设备内部的半导体元件却有很大的损害｡

  ②信号系统浪涌｡信号系统浪涌电压的主要来源是感应雷击､电磁干扰､无线电干扰和静电干扰｡金属物体(如传输线)受到这些干扰信号的影响,会使传输中的数据产生误码,影响传输的准确性和传输速率｡排除这些干扰将会改善网络的传输状况｡