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PC开关电源知识入门与进阶:瞬变滤波电路 [转贴 2008-09-14 20:17:06]   

PC开关电源知识入门与进阶:瞬变滤波电路

 

      PC电源的{dy}级电路是瞬变滤波电路(也称为EMI滤波器)。下图是一个推荐的瞬变滤波电路原理图。

     注:瞬变滤波电路不仅能保护电源及设备不受市电突波的侵害,也能抑制开关电源产生的传导骚扰窜入市电。在交流输入端的这一组电路实际上是两级,一级负责交流滤波而一级负责抑制电压突波。因为交流滤波电路的元件同样对电压瞬变有抑制作用,所以也可以视为瞬变抑制电路的一部分。

  下面这张电路图当中,两个电感采用不同接法分别起到共模与差模干扰抑制作用,C3C1C2的作用下面会讲到。



 

这里我们说推荐的是因为很多电源——尤其是廉价电源——不会做上图中的全部元件。所以一个区分电源优劣的简便方法就是检查它的瞬变滤波电路是否完整地做上了全部推荐的元件。

  一个主要元件叫做MOVMetal Oxide Varistor,金属氧化物压敏电阻)或压敏电阻,在电路图上标为RV1,负责抑制市电的电压尖峰(瞬变)。这个元件同样被用在浪涌抑制器上。问题在于,廉价电源为了节省成本不会搭载这一元件。对于搭载了MOV的电源,市电接入的浪涌抑制器就不是必需了,因为电源内部已经有一个瞬变抑制器件。

注:瞬变抑制器件除了压敏电阻以外,还有输出瞬态抑制二极管(Transient protection diode)和充气式电涌放电器(Gas-filled surge arrester)。它们各有优缺点,没有一个瞬变抑制器件能接近理想要求,实际使用当中是严格地设计使其相互配合,尽可能涵盖所有应用场合的。

  L1L2是铁氧体线圈。C1C2是扁平形状的电容,通常为蓝色,也被称作“Y电容C3是金属化聚酯膜电容,通常容量为100nF(纳法)、470nF680nF,也称作“X电容。有的电源配备了第二颗X电容,并联在交流输入火线和零线之间,位于图中RV1的位置。

注:Y电容负责滤除共模干扰,X电容负责滤除差模干扰。它们都属于安规电容。下面引用一篇来自dianyuan.com的介绍X电容与Y电容的文章——

在交流电源输入端,一般需要增加3个安全电容来抑制EMI传导干扰。

交流电源输入分为3个端子:火线(L/零线(N/地线(G)。在火线和地线之间以及在零线和地线之间并接的电容,一般统称为Y电容。 这两个Y电容连接的位置比较关键,必须需要符合相关安全标准, 以防引起电子设备漏电或机壳带电,容易危及人身安全及生命。它们都属于安全电容,从而要求电容值不能偏大,而耐压必须较高。一般情况下,工作在亚热带的机器,要求对地漏电电流不能超过0.7mA;工作在温带机器,要求对地漏电电流不能超过0.35mA。因此,Y电容的总容量一般都不能超过4700PF472)。

特别指出:作为安全电容的Y电容,要求必须取得安全检测机构的认证。Y电容外观多为橙色或蓝色,一般都标有安全认证标志(如ULCSA等标识)和耐压AC250VAC275V字样。然而,其真正的直流耐压高达5000V以上。 必须强调,Y电容不得随意使用标称耐压AC250V或者DC400V之类的普通电容来代用。

在火线和零线之间并联的电容,一般称之为X电容。由于这个电容连接的位置也比较关键,同样需要符合相关安全标准。X电容同样也属于安全电容之一。根据实际需要,X电容的容值允许比Y电容的容值大,但此时必须在X电容的两端并联一个安全电阻,用于防止电源线拔插时,由于该电容的充放电过程而致电源线插头长时间带电。安全标准规定,当正在工作之中的机器电源线被拔掉时,在两秒钟内,电源线插头两端带电的电压(或对地电位)必须小于原来额定工作电压的30%

作为安全电容之一的X电容,也要求必须取得安全检测机构的认证。X电容一般都标有安全认证标志和耐压AC250VAC275V字样,但其真正的直流耐压高达2000V以上,使用的时候不要随意使用标称耐压AC250V或者DC400V之类的的普通电容来代用。

通常,X电容多选用纹波电流比较大的聚脂薄膜类电容。这种类型的电容,体积较大,但其允许瞬间充放电的电流也很大,而其内阻相应较小。普通电容纹波电流的指标都很低,动态内阻较高。用普通电容代替X电容,除了电容耐压无法满足标准之外,纹波电流指标也难以符合要求。

  X电容是并联在市电输入火、零之间的任何电容,Y电容是成对出现的,需要串联连接到火、零之间并将两个电容的中点接地,也就是连接到电源外壳上,因而对于市电输入而言它们是并联的。

  瞬变滤波电路不止滤除市电当中的电压瞬变,也防止开关管产生的噪音传导到市电当中对其它用电设备造成干扰。

  让我们来看一些实际的例子。注意下图,看到什么奇怪的东西么?这个电源根本没有瞬变滤波电路!这是一个廉价的所谓普通电源。如果注意看你会看到电源PCB上印刷着滤波器件的安装位置,那里本该有元件但现在空着。



 

这个廉价的普通电源根本没有瞬变滤波级

  下面这个图中你可以看到一个廉价电源的瞬变滤波电路。可以看出,MOV不见了,而线圈只有一个(L2线圈缺失)。另一方面这个电源市电端有一个额外的X电容(对应图8RV1的位置)。



 

廉价电源的瞬变滤波电路

  在一些电源当中瞬变滤波电路分成两部分,一部分焊在市电输入插座上而另一部分在主PCB上,你可以在图1112中看到一个例子。

  在这个电源当中你可以看到一个X电容和{dy}级铁氧体线圈(L1)焊在一小块PCB上,连接到市电交流输入插座。

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