Импульсные источники питания приобрели печальную известность генераторов шума. Необходимо предотвратить возвращение этого шума, который может быть наведенным, излучаемым или и тем, и другим, к источнику входного сигнала, где он потенциально может нанести ущерб другим устройствам, работающим от того же источника питания. Назначение фильтра ЭМП (электромагнитных помех) состоит в том, чтобы блокировать прохождение этого шума и обеспечить низкоимпедансный путь обратно к источнику шума. Чем больше шум, тем больше размеры, стоимость и сложность конструкции фильтра. Помехи, излучаемые источниками питания, работающими на фиксированной частоте переключения, имеют наибольший уровень на основной гармонике этой частоты. Излучение также происходит на частотах, кратных частоте переключения, но их амплитуды меньше. Простая схема на Рисунке 1 заставляет импульсный преобразователь работать не на одной, а на нескольких частотах, тем самым уменьшая среднее время работы на любой одной частоте. Эта схема эффективно снижает пиковые уровни излучений.
 |
|
| Рисунок 1. | Низкочастотный пилообразный сигнал, подаваемый на вывод RC, модулирует частоту переключения источника питания. |
Схема на Рисунке 1 представляет собой автогенератор с частотой колебаний примерно 500 Гц. При подаче питания конденсатор C3 начинает заряжаться, и напряжение на нем растет от 0 В, а выход компаратора TL331 находится в высокоимпедансном состоянии, поскольку напряжение на его неинвертирующем входе выше, чем на инвертирующем. По мере увеличения заряда конденсатора C3 его напряжение пересекает опорный уровень напряжения, задаваемый делителем R1-R6, и выходное напряжение компаратора становится низким. Напряжение на R6 мгновенно падает до более низкого опорного уровня, поскольку резистор R5 теперь оказывается подключенным параллельно R6. Конденсатор C3 начинает разряжаться до этого нового опорного уровня, так как резистор R3 одновременно подключен параллельно с C3. После того, как C3 разряжается до напряжения на R6, когда выход компаратора вновь становится активным, цикл повторяется. Необходимо тщательно подбирать номиналы компонентов, чтобы гарантировать, что оба опорных уровня на резисторе R6 ниже, чем верхнее и нижнее напряжения, до которых может заряжаться конденсатор C3. Конденсатор C3 используется в схеме для регулировки частоты генератора; его емкость должна быть меньше, чем у конденсатора C2. Частота генерации приблизительно равна
где ΔVREF – разность между верхним и нижним опорными уровнями.
Конденсатор C2 блокирует постоянную составляющую пилообразного напряжения на конденсаторе C3, подаваемого на вход программирования частоты микросхемы UCC3813. Ток, вводимый в этот вход во время его положительных значений, добавляется к зарядному току конденсатора CT, тем самым увеличивая рабочую частоту контроллера IC1. Во время отрицательных значений инжектируемого сигнала часть зарядного тока СТ исчезает, что снижает рабочую частоту контроллера. Влияние вводимого сигнала на зарядку конденсатора CT показано на Рисунке 2. Резистор R4 управляет величиной вводимого тока. Уменьшение сопротивления R4 увеличивает диапазон качания рабочей частоты вокруг ее номинального фиксированного значения. Частота колебаний инжектируемого тока, которая задается конденсатором C3, управляет скоростью качания частоты.
 |
|
| Рисунок 2. | Внешний генератор управляет зарядкой времязадающего конденсатора. |
На Рисунке 3 показаны результаты дифференциальных измерений тока электромагнитных помех (1 дБмкВ = 1 дБмкА) до и после добавления генератора сдвига частоты. Такая конструкция легко обеспечивает снижение на 10 дБмкА при полосе качания 12 кГц. Более широкая полоса качания дополнительно снижает электромагнитные помехи, но в пульсациях выходного напряжения преобразователя может стать заметной частота модуляции. Также желательно сделать форму инжектируемого пилообразного напряжения максимально линейной, чтобы минимизировать время нахождения частоты переключения импульсного преобразователя вблизи предельных значений. Нелинейность может привести к появлению двух пиков на спектре помехи. Необходимо следить за тем, чтобы схема не работала на частотах ниже предельных для данного преобразователя, иначе может произойти насыщение индуктивных компонентов. Эта схема демонстрирует недорогой подход к снижению кондуктивных помех, не занимающий много места на печатной плате.
 |
|
| Рисунок 3. | Электромагнитные излучения обратноходового преобразователя различаются при наличии и отсутствии внешней модуляции. |
Купить TL331 на РадиоЛоцман.Цены
