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开关电源与设计方案范文1
关键词：开关电源 降压输出 升压输出
中图分类号：TN86 文献标识码：A 文章编号：1007-9416（2016）10-0189-02
1 引言
随着电子产品的进步和发展，各种电子产品逐渐进入了人们的生活，而生活中形形的电子产品免不了供电系统的支持，而本产品就是为了电子元器件的各种应用而设计完成。
2 系统应用支撑
LM3481是一款输入电压在2.96V～48V，输出电压在1.275V～300V，最大电流为20A的高性能控制器。被广泛应用于汽车启动―停止、笔记本电脑、机顶盒等电路中。所以此系统可以用于DC 5V供电电源。
3 系统方案
使用LM3481芯片实现在不同电压输入条件下的电压稳定输出。该LM3481器件是开关稳压器通用的低端N-FET高性能控制器。该设备适用于拓扑结构需要一个低边场效应管，如升压，反激式，SEPIC等使用。LM3481装置可在非常高开关频率下工作，LM3481可以通过使用一个外部电阻或通过将其同步至外部时钟被调整到100kHz至1MHz之间的任何值。其输入电压范围在2.97V～48V左右，具有较宽的输入范围，同时其最大输出电流为20A，可满足大部分电子元器件的需求。
4 系统硬件设计
本作品是利用WEBENCH进行的电源设计，设计过程如下：
（1）在WEBENCH Designer 页面输入设计电源的供电要求、输入电压最小值和最大值、输出电压、输出电流和环境温度，然后点击“开始设计”。
（2）之后WEBENCH会给出设计方案，在给出的各个设计方案中根据各个参数选择最符合自己要求的核心芯片，其中可以利用WEBENCH工具的x型、仿真和优化工具帮助自己选择合适的芯片，经过自己的比较分析，我所选用的芯片是LM3481。
（3）选定LM3481，点击“开始设计”， WEBENCH会给出基于芯片LM3481的相关设计，例如：图表、原理图、工作数值、元件清单等等。据此进行自己的电路设计和制作。如图1所示。
（4）已知电源的原理图，在Altium Designer10软件中画出设计电路的原理图和PCB图，如图2、图3所示。
5 仿真结果分析
根据WEBENCH自身的功能，我们进行了对本设计的效率等的仿真如图4～图5所示。
6 实验总结与体会
本次项目，通过WEBENCH网络设计软件设计了一款基于LM3481芯片的DC-DC开关电源。通过在线软件WEBENCH的帮助，成功实现了LM3481电路图，仿真等一系列功能。同时设计的基于LM3481的DC―DC开关电源电路设计简单，性价比高，可靠性好，因此具有较好的应用前景。
参考文献
[1]童诗白，华成英.模拟电子技术基础（第四版）[M].北京：高等教育出版社，2003.
[2]王兆安，刘进军.电力电子技术（第5版）[M].北京：机械工业出版社，2009.
[3]普利斯曼，比德斯，莫瑞.王志强 译.开关电源设计[M].电子工业出版社，2010.
收稿日期：2016-08-12
开关电源与设计方案范文2
关键词：高性能数字信号处理器；swift designer；电源设计；TPS54312
中图分类号：TN79 文献标识码：B
文章编号：1004-373X(2008)11-086-03
Design of Power Module Based on High-powered DSP Systems
YANG Jin,QIU Zhaokun
(SPDF,School of Electronic Science and Technology,National University for Defence Technology,Changsha,410073,China)
Abstract：The design of power module is an important part in high-powered DSP system.This paper takes a detailed introduction on the design of using TPS54312 and TPS54616,taking ADSPTS101 for example.Firstly,it compares three ways of power and their principle,and then it introduces how to design the appropriate schematic document,at the same time,it gives analysis and synthesis using the soft swift designer offered by TI.And it achieves power desire by the DSP system after testing.
Keywords：high-powered DSP;swift designer;power design;TPS54312
1 引 言
随着近年来芯片制造技术的不断发展，以及市场对高性能数字信号处理器的需求，新的功能更强，速度更快，功耗更低的数字信号处理器(DSP)产品不断推出，给电路设计带来了极大的方便。但与此同时，这些高性能器件的使用对供电模块的设计提出了更高的要求。高效、稳定、满足上电次序的供电模块设计具有重要意义，将直接影响整个系统的稳定，甚至整个系统的实现。
当前，DSP、FPGA等芯片的供电方式主要有3种：采用线性电源芯片，采用开关电源芯片，采用电源模块。这3种方式的一个总体对比如表1所示。
线性电源的基本原理是根据负载电阻的变化情况来调节自身的内阻，从而保证输出端的电压在要求的范围之内。由于采用线性调节原理，瞬态特性好，本质上没有输出纹波。但随着输入输出电压差的增大或是输出电流增加，芯片发热会成比例增加，因此线性电源要求有较好的散热处理控制。线性电源的输入电流接近于输出电流，它的效率(输出功率/输入功率)接近于输出/输入电压比。因此，压差是一个非常重要的性能，因为更低的压差意味着更高的效率。LDO线性电源的低压差特性有利于改善电路的总体效率。线性电源对电流输入较小的应用系统提供了一种体积小、廉价的设计方案。
开关电源利用磁场储能，无论升压、降压或是两者同时进行，都可以实现相当高的变换效率。由于变换效率高，因此发热很小，散热处理得以简化。又由于是开关稳压器电源， 与LDO线性电源相比，DC/DC调整器输出纹波电压较大、瞬时恢复时间较慢、容易产生电磁干扰(EMI)。要取得低纹波、低EMI、低噪声的电源，关键在于电路设计，尤其是输入/输出电容、输出电感的选择和布局。因此在三种电源设计方案中，开关电源的设计要较另两种电源设计方案复杂。但由于开关电源设计灵活，耗热小，成本也较低，在系统电源模块设计中，仍不失一种较好的选择。
电源模块原理上讲是个开关稳压器，效率非常高。相对于普通开关稳压器，它的集成度更高，只需要一个输入电容和一个输出电容即能工作，设计简便，适合D要求开发周期非常短的应用。
2 芯片选型和功能介绍
由于ADSPTS101信号处理部分仅是整个系统的一个子部分，结合其他部分的供电要求，FPGA芯片采用ATERA公司的EP1C12F324，IO电压3.3 V，内核电压1.5 V，ADSPTS101的IO供电压3.3 V，内核电压1.2 V。其中EP1C12F324对上电次序的要求并不是太严格，电源设计较为简单，采用AS2830-1.5电源芯片即可达到要求。而ADSPTS101对上电次序有较为严格的要求，当上电次序没有达到要求时，既使上电后进行复位初始化后，初始状态仍然可能不对。因此，系统电源部分设计的重点在于满足ADSPTS101的上电要求。当然，采用电源模块，如PT6944芯片可以满足设计要求，但基于开关电源和电源模块的比较优势，本系统采用开关电源进行设计。采用的电源芯片为TI公司的TPS54616和TPS54312。
TPS54616是一款TI公司推出的适合DSP,FPGA,ASIC等多芯片系统供电的电源芯片，是一款低电压输入、大电流输出的同步降压DC/DC调整器， 内含30MQ、12 A峰值电流的MOSFET开关管，最大可输出6 A电流。输出电压固定3.3 V，误差率为1%。开关频率可固定在350 kHz或550 kHz，也可以在280 kHz到700 kHz之间调整。另外，它还具有限流电路、低压闭锁电路和过热关断电路。
TPS54312也同样是TI推出的一款低电压输入，大电流输出的同步降压DC/DC调整器。所不同的是，TPS54312对于连续3 A的电流高效输出，集成的MOSFET开关管为60MQ，同时其固定电压输出为1.2 V。
另外，TPS54616和TPS54312均采用集成化设计，减少了元件数量和体积，因此，可广泛用于低电压输入、大电流输出的分散电源系统中。
TPS54616和TPS54312功能管脚定义类似，其引脚封装分别如图1所示。
以TPS54616为例，简述各引脚功能，TPS54312对应命名相同的引脚功能相似。
AGND：模拟地；BOOT：启动输入，应和PH脚间连接一个0.02~0.1 μF的电容；NC：不连；PGND：电源地，使用时与AGND单点连接；PH：电压输出端；PWRGD：当VSENSE>90%参考电压时，输出为高阻，否则输出为低电平，利用这点，可用于I/O口电压和内核电压的控制，设计出符合要求的上电次序；RT：频率设置电阻输入，选择不同的阻值连接，可设置不同的电源开关频率；SS/ENA：慢启动或输入输出使能控制；FSEL：频率选择；VBIAS：内部偏压调节，与AGND间应连接一个0.1~1 μF的陶瓷电容;VIN：外部电压输入;VSENSE：误差放大反馈输入,可直接连到输出电压端。
3 电路设计
在Protel中搭建原理图，如图2所示。
设计主要考虑了输入滤波、反馈回路、频率操作、输出滤波、延时启动等问题。
3.1 输入输出滤波
两电源芯片输入电压均为5 V，为有效虑除输入电源中的高频分量，输入端均接一个10 μF的旁路电容。同时，为减少输入纹波电压，各接入一个100 μF和180 μF的滤波电容。经过这样的组合滤波，可以得到一较为干净的输入电源。
在输出端，为了得到质量较好的输出波形，输出滤波网络由一个4.7 μH电感及一个470 μF和1 000 pF的电容组成。
3.2 反馈回路
TPS54312上为直接反馈，经过滤波输出后的电压直接连接到VSENSE上，TPS54616加上一个反馈电阻，作用其实是相同的，都是直接反馈。
3.3 开关频率设计
如果让RT脚空接，FSEL接地或接在VIN上，则开关频率为350 kHz或550 kHz。如果采用外接电阻进行开关频率选择，有计算阻值的公式为：R=500 kHz/选择的开关频率×100 kΩ。设计中选用开关频率700 MHz，计算得应接电阻阻值为71.5 kΩ。
3.4 延时启动
两芯片均有慢启动和输出输入使能控制功能。通过在脚SS/EN上连接不同容值的电容，可以获得不同的慢启动时间。尽管有专门的计算公式可以进行计算，但这里设计可以利用TI为专门电源设计推出的软件swift designer，可以为设计提供很大的方便。swift designer提供一系列的电源芯片支持设计，包括对TPS54312和TPS54616的支持。
在swift designer中设置参数，然后按“GO”，软件即能自动按照要求的参数选择电源芯片和搭建好电路。设参数为：输出电压1.2 V，输出电流3 A，输入最小电压4.8 V，最大5.2 V，慢启动时间3 ms，开关频率700 kHz。软件可以自动生成电路图，软件自动选择的电源芯片是TPS54312，同时电路已经连接好。
同样修改参数，输出电压3.3 V，输出电流6 A，输入最小电压4.8 V，最大5.2 V，慢启动时间6 ms，开关频率700 kHz。同样，这时软件自动生成5 V转3.3 V的电路图(略)。
在swift designer软件的帮助下，使设计变得灵活和简便。要获得正确的上电次序，设计中还应做一些调整。将TPS54312的PWRGD脚接至TPS54616的SS/ENA脚，如图2中原理图所示，同时接成上拉状态。这样，只有当TPS54312输出电压大于 1.2 V*90%时，脚PWRGD输出为低，从而使能TPS54616，产生3.3 V的电压输出，从而获得正确的上电次序要求。在TPS54312输出电压没有达到要求时，TPS54616被上拉，不能产生3.3 V输出。这样通过慢启动时间的设置和对使能端引脚的控制两重保险，可以完全确保正确的上电延时和上电次序。同时，我们可以根据不同芯片对上电延时和上电的次序进行灵活调整，满足上电要求。
4 仿真分析
swift designer软件还提供了初步的仿真分析，能直观地给出分析表，循环响应图，输入电压抖动的影响图，效率图和PCB布线图。下面是一系列相关仿真分析。
从仿真可以看出，设计所采用的电源转换具有较高的转换效率，同时由于输入抖动而带来的影响也在系统可接受范围之内，加上电容滤波后，输出电压纹波效果还会有所改进。由于软件没有对上电次序的先后给出直观仿真，但通过对两电源芯片慢启动时间的设置先后和使能端的控制，系统上电次序得到了较好保证。
5 结 语
供电模块设计对整个系统实现和系统良好运行意义重大，尤其对一些特殊供电要求的高性能器件而言更是如此。在电源模块的设计中，要综合考虑系统要求，设计灵活性，实现难易程度，成本、效率、封装等相应因素，从而做出全面的、折衷的考虑，以寻求最佳的设计方案。经过在雷达信号处理板上的实际应用，设计满足各项电压、电流和功耗要求，同时由于采用较好的上电次序设计，保证了ADSPTS101的内核先于IO上电，从而使整个系统稳定性和可靠性得到了较好保证。
参 考 文 献
［1］韩江涛,胡庆生,孙远.基于TPS54610的FPGA供电模块设计［J］.电子技术应用,2006,32(10):114-117.
［2］高可靠DC-DC电源模块［J］.国外电子元器件,2003(8):78.
［3］童刚,裴昌幸.DSP的双电源解决方案［J］.电子工程师,2002(11):19-21.
［4］黄天戍,霍鹏.基于DSP+CPLD的新型智能监测系统设计与开发\[J\].微计算机信息,2006(8Z):182-184.
［5］Designing with the TPS54311 through TPS54316Synchronous Buck Regulators［P］..2007.
\[6\]Switchmode-Power Supplies Reference Manual and Design Guide［P］..1999.
作者简介
杨 进 男，1983年出生，硕士研究生。主要从事FPGA、DSP结合信号处理的应用开发工作。
邱兆坤 男，1977年出生，副教授，博士。主要从事雷达信号处理，时频信号分析。
开关电源与设计方案范文3
关键词：开关电源；反激式电路；高频变压器
引言
开关电源是综合现代电力电子、自动控制、电力变换等技术，通过控制开关管开通和关断的时间比率，来获得稳定输出电压的一种电源，因其具有体积小、重量轻、效率高、发热量低、性能稳定等优点，在现代电力电子设备中得到广泛应用，代表着当今稳压电源的发展方向，已成为稳压电源的主导产品。文章设计了一种基于TOP-Switch系列芯片的小功率多路输出DC/DC的反激式开关电源。
1 电源设计要求
文章设计的开关电源将用于轨道车辆电动门控制系统中，最大的功率为12W，分四路输出，具体设计参数如下：（1）输入电压Vin=110V；（2）开关频率fs=132kHz；（3）效率η=80%；（4）输出电压/电流 48V/0.2A，15V/0.02A-15V/0.02A，5V/0.3A；（5）输出功率12W；（6）电压精度1%；（7）纹波率1%。（8）负载调整率±3%，电源最小输入电压为Vimin=77V，最大输入电压为Vimax=138V。考虑到设计要满足结构简单，可靠性高，经济性及电磁兼容性等要求，结合本设计输出功率小的特点，最终选用了单端反激式开关电源，它具有结构简单，所需元器件少，可靠性高，驱动电路简单的特点，适合多路输出场合。
2 单端反激式开关电源的基本原理
单端反激式开关电源由功率MOS管，高频变压器，无源钳位RCD电路及输出整流电路组成。其工作原理是当开关管Q被PWM脉冲激励而导通时，输入电压就加在高频变压器的初级绕组N1上，由于变压器次级整流二极管D1反接，次级绕组N2没有电流流过；当开关管关断时，次级绕组上的电压极性是上正下负，整流二极管正偏导通，开关管导通期间储存在变压器中的能量便通过整流二极管向输出负载释放。反激变压器在开关管导通期间只存能量，在截止期间才向负载传递能量，因为能量是单方向传导，所以称为单端变化器[1]。
图1 单端反激式开关电源的原理图
3 TOP-Switch系列芯片的介绍及选型
TOP-Swtich单片开关电源是开关电源专用集成电路，它将脉宽调制电路与高压MOSFET开关管及驱动电路等集成在一起，具备完善的保护功能。使用该芯片设计的小功率开关电源，可大大减少电路，降低成本，提高可靠性[4]。
对于芯片的选择主要考虑输入电压和功率，由设计要求可知，输入电压为宽范围输入，输出功率不大于12W，故选择TOP264VG。
4 电路设计
本设计开关电源的总体设计方案如图2所示。
4.1 主电路设计
4.1.1 变压器设计
变压器的设计是整个电源设计最重要的部分，它的设计好坏直接影响到整个电源性能。
（1）磁芯和骨架的确定
由参考文献[1]可查出，当P0=12W时可供选择的铁氧体磁芯型号，由于采用包线绕制，而且EE型铁芯廉价，磁损耗小且适用性强，故选择EEL19。从厂家提供的磁芯产品手册中可以查到磁芯有效截面积Ae=0.23cm2，磁路有效长度Le=3.94cm2，磁芯等效电感AL=1250Nh/T2
（2）确定最大占空比
（式中VOR为初级感应电压，VDS为开关管漏源导通电压，其中VOR=135V，VDS=10V）
（3）初级波形参数计算
初级波形的参数主要包括输入电流平均值IAGV、初级峰值电流IP
输入电流平均值
初级峰值电流
（其中KRP为初级纹波电流IR与初级峰值电流IP的比值，当反激式开关电源工作在不连续状态时取KRP=1）
（4）确定初级绕组电感
（5）计算各绕组的匝数
初级绕组的匝数 实取33匝
次级为5v输出的绕组定义为NS=4turn
对于±15V输出 实取12匝
对于48V输出 实取36匝
对于偏置绕组 实取10匝
4.1.2 无源钳位电路的设计
反激式开关电源，每当功率MOSFET由导通变为截止时，在开关电源的一次绕组上就会产生尖峰电压和感应电压，和直流高压一起叠加在MOSFET上，漏极电压
这就要求功率MOSFET至少能承受450V的高压，并且要求钳位电路吸收尖峰电压来保护功率MOSFET。本电源的钳位电路由稳压管和二极管D1组成，其中VR1为瞬态电压抑制器P6KE200，D1为快恢复二极管IN4936，当MOSFET导通时，原边绕组电压上正下负，使D1截止，钳位电路不起作用；当MOSFET截止瞬间，原边绕组电压上负下正，使得D1导通，电压被钳位在200V左右。
4.1.3 输出环节的设计
以+5V输出为例，次级绕组高频电压经肖特基二极管SB120整流后，用超低的ESR滤波，为了得到获得更小的纹波电压，在设计时又加入了次级LC滤波器，实验表明，输出的电压更符合期望值。
4.2 反馈环节的设计
反馈回路主要由PC817和TL431组成，这里用的TL431型可调式精密并联稳压器来代替普通的稳压管，构成外部误差放大器，进而对输出电压作精密调整，当输出电压发生波动时，经过电阻R13、R14分压后得到取样电压与TL431中的2.5V的基准电压进行比较，在阴极K上形成误差电压，使光耦合器中的LED工作电流产生相应变化，再通过光耦合器去改变单片开关电源的控制端电流，进而调节输出占空比，使输出电压维持不变，达到稳压目的。
5 结束语
文章设计的开关电源具有结构简单，所需元器件少，体积小，成本低的特点，并且满足所有设计要求，在轨道车辆电动门控制系统中有很好的应用前景。
参考文献
[1]杨立杰.多路输出单端反激式开关电源的设计[J].现代电子技术，2007.
[2]沙占友.开关电源实用技术[M].北京：中国电力出版社，2011.
开关电源与设计方案范文4
关键词 并联开关电源；均流控制；单片机
中图分类号 TM 文献标识码 A 文章编号 1673-9671-(2012)012-0096-02
目前直流电源并联供电系统多以固定比例均流方式运行，由于各电源模块之间的差异性及负载的不稳定因素，工作时，支路电源模块可能超出正常工作范围，损坏或降低电源寿命。本文应用数字电源设计思想，利用单片机调节供电支路的电流输出比例，根据负载变化和支路电源特性对各支路电流进行合理分配，该系统能保证供电支路符合支路分流比例，通过实时监控负载工作情况，分析支路电源的运行特性，从系统整体和支路电源特性出发保证供电系统的稳定和高效率运行。
1 系统设计原理
1.1 系统结构
双电源并联供电系统的结构如图1所示，该系统由DC-DC电源电路、电流检测、均流电路和单片机控制器等组成，两个电源模块通过电流总线向一个负载供电，电流传感器能够检测各支路及总线电流值。
图1 系统结构图
1.2 可变比例分流电路设计
本设计应用UC3902结合乘法器实现自主分流控制。UC3902是UC公司开发的负载均衡控制芯片，使多个并联在一起的电源模块承担的负载电流量相等，负载均衡是通过单片机检测各支路电流并控制每个模块的功率级完成的，由于均流信号来自取样电阻，故目前并联供电模块只能按固定比例（一般为1：1）进行均流。可变比例分流是通过在UC3902均流控制器的基础上引入乘法器实现，原理如图2所示，UC3902的输入信号为DC/DC模块输出支路通过取样电阻Rs的电流值的与DA输出电压的乘积，UC3902可根据输入的电流信号自动调整两路DC/DC模块的输出电流符合比例规则，单片机改变DA的输出电压值，可精确调节分流比例。由于分流控制直接由均流芯片完成而不需要通过单片机控制，因而具有较好的精度及响应速度。
1.3 电流采集及均流控制电路
采用UC3902结合乘法器的均流控制电路如图3，为实现电流比例的
调节，在UC3902的电流检测放大器前端引入乘法器AD633，AD633的X端连接检测电流的取样电阻，Y端连接DA输出，根据公式，AD633输出可根据式（1）计算。
W= （1）
AD633后接一级运放，设定固定放大倍数为A==10，因此UC3902
的SENSE端输入电压为USENSE=ISENSE*RSENSE*UDA*10，因母线电压与USENSE成正比，当检测电阻RSENSE固定时，根据公式可知母线电压与ISENSE*UDA成正比例，因此，可调节DA的值来控制两路电流的比例系数。
1.4 单片机程序设计
主控程序流程如图4所示，通过键盘可选择系统的工作模式，在自动均流模式下根据检测的负载电流值按约束规则进行比例分配；在可变比例模式下，系统通过按键输入分流比例，进行恒比例分流控制。当检测到的电流过大，如超过4.5 A，则进行过流保护。
2 系统测试
为进一步验证系统设计的科学性并检验系统运行指标，按该方案在实验室设计一套模拟双电源并联供电系统样机进行测试。
1）设置系统在自动均流模式下运行，改变负载大小，调整负载电流，系统按总线电流大小遵循一定约束规则分配支路电流。自动模式约束规则：总线电流小于1.5 A或大于2.5 A，支路分流比例1：1；总线电流介于1.5 A到2.5 A，支路分流比列为2：1，测试数据如表1。
2）设置系统在可调流模式下运行，通过键盘改变分流比例，改变负载大小，调整负载电流，系统设定比例分配支路电流，测试数据如表2。
3 结论
本文在分析传统并联供电均流控制技术的基础上，提出了一种应用单片机控制的并联供电系统设计方案，实现并联支路的可变比例分流控制，解决在多电源供电系统中模块电源存在差异性问题，提高了并联电源分流精度、运行的可靠性及工作效率，为并联电源智能化管理与监控提供一种很好的解决方案。由于系统架构设计合理，功能电路实现较好，模拟系统的性能优良且运行稳定，其中，最大均流误差小于1.0%，系统工作效率高，保护电路工作正常。
参考文献
[1]童诗白,华成英.模拟电子技术基础[M].高等教育出版,2003.
[2]孙存娟,王旭东.基于UC3902模块电源并联均流技术的研究[J].电力电子技术,2009,02.
[3]张天芳.开关电源的并联运行及其数字均流技术[J].淮海工学院学报(自然科学版),2006,01.
[4]彭建学,叶银忠,刘以建.分布式直流开关电源并联技术[J].上海海事大学学报,2009,01.
开关电源与设计方案范文5
【关键词】等离子电视;电源;电磁兼容
1.等离子电源的EMI分析
电源部分是整机的能源提供者，所以电源品质的好坏决定了系统工作的状态。我们先进行需求分析：等离子电视功耗大于75W，根据标准要求必须加PFC电路，提高有功功率。由于有待机功耗要求，因此采用反激加谐振的方式，这样既满足了驱动要求，又满足待机功耗要求。
因此电源部分共包含4个大的模块，电源输入端滤波整流电路、PFC电路、谐振电路、反激电路。
（1）滤波整流电路。既抑制电源本身的干扰通过电源线进入供电网络，又防止供电网络的干扰进入电源。
（2）PFC电路。PFC电路工作过程中，MOSFET管在工作时由栅极驱动脉冲控制通断状态，引起干扰。PFC电路中的二极管在导通和截止状态间切换，反向恢复电流也会引起干扰。
（3）反激电路和谐振电路。反激电路和谐振电路中的MOSFET在切换通断状态时两端电压产生突变，变压器初级线圈中电流产生反电动势，次级电路中二极管在通断过程中存在反向恢复电流，这些都引起干扰。
2.电源的EMC设计
2.1 EMI滤波电路
为了抑制整机电路和电源自身所产生的干扰不向外传播，也为了外部电网的干扰不进入电源和整机，在电源入口处设计了EMI滤波电路。
开关电源的干扰分为差模干扰和共模干扰，共模干扰是火线或零线与地线之间产生的干扰，差模干扰是火线与零线之间产生的干扰。
2.1.1 差模滤波
开关电源的差模传导骚扰，主要是由电路中开关电源在开关动作时在电源输入线上产生一个周期性的电流信号。由于电解电容作为储能电容，存在ESR和ESL，当周期电流信号经过储能电容时，电容两端就会产生电压降，这个电压降导致电源端口产生电流回路，形成差模传导骚扰，并通过LISN把干扰传导到接收机。
变压器初级线圈、开关管和滤波电容构成的高频开关电流环路，使高频电流反馈到交流电源中形成干扰;同时，变压器初次级间的分布电容会使初级回路中产生的干扰向次级传递，加大干扰传递环路，使更多电流流入LISN，加剧干扰。
当电路中添加了差模滤波后，差模电流减小回流路径，减少对接收机和电网的干扰。
2.1.2 共模滤波
开关电源的共模传导骚扰，主要是由开关电路中的电压瞬变造成的，开关管的负载为高频变压器初级线圈，为感性负载，在开关管开关瞬间，在初级线圈的两端出现较高的浪涌尖峰电压，而由于初级线圈和次级线圈之间的分布电容、电源线对地线的阻抗、次级线圈电源和地之间电容的存在，构成了电源和地之间的电流回路，形成共模干扰。
当电路中添加了共模滤波后，共模电流回流路径减小，减少对接收机和电网的干扰。
2.1.3 滤波电路设计
我们设计EMI滤波器如图1所示，电路包括两级滤波结构，共模电感L103、共模电容CY102、CY102和差模电容C101组成第一级，共模电感L104、共模电容CY103、CY104和差模电容CX102组成第二级。R104、R105、R106为泄放电阻，保证电源断电后迅速放电到安全电压以下。
由于变压器初次级分布电容的存在，引起共模干扰，因此可以通过减小初次级分布电容改善共模干扰，可以在变压器初次级间增设屏蔽层。同时将变压器屏蔽层接至初级的中线端，还可以抑制差模干扰。
图1 EMI滤波电路
2.2 PFC电路
电路中由于MOSFET的开关状态引起干扰，因此我们针对MOSFET加抑制措施，可以通过以下方法改善PFC电路的干扰：
调整驱动电阻R422、R423，改变开关速率;
MOSFET漏源极加吸收电容C410;
电阻D410两端加磁珠BD1、BD2吸收干扰。
图2 PFC电路
2.3 反激电路
在电路中，初级部分由于MOSFET通断引起的干扰，我们通过电阻R210、电容C207、二极管FR107组成的吸收电路进行抑制，二级管采用快恢复二极管。也可以通过调节MOESFET栅极输入的PWM脉冲改变MOSFET开关频率来进行改善。
次级部分二极管的反向恢复电流引起的干扰，我们通过在二极管两端并联电容C301来吸收。如图3a所示。
2.4 谐振电路
电路中通过调整MOSFET驱动电阻R515、R516和R518、R519来设置不同的开通和关断时间，减小MOSFET的开关带来的干扰，如图3b所示。
图3 反激电路和谐振电路
2.5 PCB设计
开关电源EMI设计中，PCB布板是非常关键的一环。优秀的PCB布板，即使有干扰源，也能最大程度地阻断传播途径，将干扰水平降到最低;不良的PCB布板，即使干扰源不大，也会通过走线将其放大并传播出去，甚至产生较大的干扰。PCB布板主要注意以下几点：
（1）大电流信号走线要顺、短、粗;
（2）大电流信号和小信号要分离走线，避免功率信号干扰小信号;
（3）不同系统之间的共地信号连接点尽量唯一确定;
（4）存在电流环路的地方，比如反激电路漏极的吸收环路，应该尽量使环路面积最小。
3.小结
通过对等离子电视电源的干扰分析，针对电路模块设计出一套滤波电路，该套电路应用后，传导和辐射都得到较好的抑制，配合整机的设计和整改，测试结果合格，满足了项目要求。
参考文献
开关电源与设计方案范文6
【关键词】 载波通信 低压电力线 干扰和噪声
电力线载波通信（Power Line Carrier-PLC）是利用电力线路作为传输通道的载波通信，是电力系统一种特有的通信方式。本文中的直流低压输电线为+48V的直流输电线，在低压输电线上基于PL3015的电力载波终端来实现400m的电力载波通信。
一、数据通信的实现
1.1 电力载波终端
电力载波终端的电力载波芯片选用PL3105C，它除了内嵌直序扩频通信的数字信号处理单元外，还集成8/16位高速处理器内核和AD转换、定时器、串口等模块。电力载波终端的内部硬件结构如图1所示。
电力载波终端是实现电力载波信号与数字信号之间相互转换，它是整个电力载波通信的核心，它的特点与功能如下：（1）兼主控制器和扩频调制解调功能；（2）DCSK扩频调制和Y-NET自动组网技术，超强的电力线通信性能；（3）开放的接口，实现数据在电力线网络中透明的传输，支持多种协议，如串口等；（4）使用方便，即插即用，无需二次开发，快速实现点到点的通信，应用十分广泛。
1.2 通信实现
可根据需要，自定义实现指定设备间的电力线通信，即点到点，串口到串口的连接方式，现场设备通过串口分别与电力载波终端连接，低压电力线载波通信系统的总体框图如图2所示，进行信息交换。
二、面临的问题
（1）直流低压电力线上干扰强，它是影响数据在直流低压线上高质量传输的主要因素。直流低压线上的干扰主要来自加载在电力线上面的设备，如开关电源、功放、电机等。开关电源发出的基波频率从15KHz到1MHz以上，所占频带很宽，其谐波的振幅也很大，产生的强干扰将给通信带来致命的伤害，以至于在接收端根本无法识别出发送的信号。（2）直流低压电力线上信号衰减强，它制约了载波通信的距离。载波信号的衰减是随着传输距离的增加而增加的。（3）直流低压电力线上具有随机性和时变性。由于直流低压电力线上的容量不是很大，当负载接入或打开时，电力线上的容量有很大波动。由于负载的接入具有随机性和时变性同样造成电力线上容量的波动具有随机性和时变性。
三、解决方法
（1）运用DCSK扩频技术。扩频通信用伪随机编码将待传送的信息数据进行调制，实现频谱扩展后再传输，在接收端则采用同样的编码进行解调及相关处理。DCSK扩频技术抗干扰性强、误码率低。对于各种干扰信号，因其与接收端解扩码的非相关性，解扩后窄带信号中只有很微弱的成分。此时，信噪比很高，达到了抗干扰性强、误码率低的效果。（2）采用中续通信。在长距离电力线上分段串入载波通信模块，将长距离通信分割成数段短距离通信，电力线中间串入载波通信模块起到通信中续的作用，增强信号强度，提高通信距离与质量。（3）降低电力线上的干扰，这里主要是指降低开关电源的干扰。可将电力线上的开关电源换为线性电源，在电源模块电源近端加EMC滤波器，根据电源输出端的功率在输出端增加RC滤波和磁环。
四、结束语
本文在给出了载波通信模块设计的基础上，综述了直流低压电力线载波通信的设计方案，提出了在实际应用上面出现的问题，同时给出了解决这些问题的方案。但直流低压电力线载波通信这一技术还需要我们更加深入的研究，尽可能全面的实验，为这项技术早日广泛应用于生产和生活而努力。
参 考 文 献
[1] 齐淑清. 电力线通信（PLC）技术与应用[M]. 北京：中国电力出版社，2005：13-14
