LED驅(qū)動(dòng)電源首先將工頻交流整流為直流,再逆變?yōu)楦哳l,后經(jīng)過(guò)整流濾波電路輸出,得到穩(wěn)定的直流電壓,因此自身含有大量的諧波干擾。同時(shí),由于變壓器的漏感和輸出二極管的反向恢復(fù)電流造成的尖峰,都形成了電磁干擾。開(kāi)關(guān)電源中的干擾源主要集中在電壓、電流變化大的元器件上,突出表現(xiàn)在開(kāi)關(guān)管、二極管、高頻變壓器上面。
①開(kāi)關(guān)電路產(chǎn)生的電磁干擾
開(kāi)關(guān)電路是開(kāi)關(guān)電源的主要干擾源之一。開(kāi)關(guān)電路是開(kāi)關(guān)電源的核心(同樣LED路燈電源與LED隧道燈驅(qū)動(dòng)電源也一樣),主要由開(kāi)關(guān)管和高頻變壓器組成。它產(chǎn)生的du/dt具有較大幅度的脈沖,頻帶較寬且諧波豐富。這種脈沖干擾產(chǎn)生的主要原因是:開(kāi)關(guān)管負(fù)載為高頻變壓器初級(jí)線(xiàn)圈,是感性負(fù)載。在開(kāi)關(guān)管導(dǎo)通瞬間,初級(jí)線(xiàn)圈產(chǎn)生很大的涌流,并在初級(jí)線(xiàn)圈的兩端出現(xiàn)較高的浪涌尖峰電壓;在開(kāi)關(guān)管斷開(kāi)瞬間,由于初級(jí)線(xiàn)圈的漏磁通,致使一部分能量沒(méi)有從一次線(xiàn)圈傳輸?shù)蕉尉€(xiàn)圈,儲(chǔ)藏在電感中的這部分能量將和集電極電路中的電容、電阻形成帶有尖峰的衰減振蕩,疊加在關(guān)斷電壓上,形成關(guān)斷電壓尖峰。電源電壓中斷會(huì)產(chǎn)生與初級(jí)線(xiàn)圈接通時(shí)一樣的磁化沖擊電流瞬變,這種瞬變是一種傳導(dǎo)型電磁干擾,既影響變壓器初級(jí),還會(huì)使傳導(dǎo)干擾返回配電系統(tǒng),造成電網(wǎng)諧波電磁干擾,從而影響其他設(shè)備的和經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。
②整流電路產(chǎn)生的電磁干擾
整流電路中,在輸出整流二極管截止時(shí)有一個(gè)反向電流,它恢復(fù)到零點(diǎn)的時(shí)間與結(jié)電容等因素有關(guān)。其中,能將反向電流迅速恢復(fù)到零的二極管稱(chēng)為硬恢復(fù)特性二極管,這種二極管在變壓器漏感和其他分布參數(shù)的影響下將產(chǎn)生較強(qiáng)的高頻干擾,其頻率可達(dá)幾十MHz。高頻整流回路中的整流二極管正向?qū)〞r(shí)有較大的正向電流流過(guò),在其受反偏電壓而轉(zhuǎn)向截止時(shí),由于PN結(jié)中有較多的載流子積累,因而在載流子消失之前的一段時(shí)間里,電流會(huì)反向流動(dòng),致使載流子消失的反向恢復(fù)電流急劇減少而發(fā)生很大的電流變化。
③高頻變壓器
高頻變壓器的初級(jí)線(xiàn)圈、開(kāi)關(guān)管和濾波電容構(gòu)成的高頻開(kāi)關(guān)電流環(huán)路可能會(huì)產(chǎn)生較大的空間輻射,形成輻射干擾。如果電容濾波容量不足或高頻特性不好,電容上的高頻阻抗會(huì)使高頻電流以差模方式傳導(dǎo)到交流電源中形成傳導(dǎo)干擾。需要注意的是,在二極管整流電路產(chǎn)生的電磁干擾中,整流二極管反向恢復(fù)電流的di/dt遠(yuǎn)比續(xù)流二極管反向恢復(fù)電流的di/dt大得多。作為電磁干擾源來(lái)研究,整流二極管反向恢復(fù)電流形成的干擾強(qiáng)度大、頻帶寬。但是,整流二極管產(chǎn)生的電壓跳變遠(yuǎn)小于功率開(kāi)關(guān)管導(dǎo)通和關(guān)斷時(shí)產(chǎn)生的電壓跳變。因此,也可不計(jì)整流二極管產(chǎn)生的│dv/dt│影響,把整流電路當(dāng)成電磁干擾耦合通道的一部分來(lái)研究。
④分布電容引起的干擾
開(kāi)關(guān)電源工作在高頻狀態(tài),因而其分布電容不可忽略。一方面,散熱片與開(kāi)關(guān)管集電極間的絕緣片接觸面積較大,且絕緣片較薄,因此兩者間的分布電容在高頻時(shí)不能忽略。高頻電流會(huì)通過(guò)分布電容流到散熱片上,再流到機(jī)殼地,產(chǎn)生共模干擾;另一方面,脈沖變壓器的初次級(jí)之間存在著分布電容,可將原邊電壓直接耦合到副邊上,在副邊作直流輸出的兩條電源線(xiàn)上產(chǎn)生共模干擾。
⑤雜散參數(shù)影響耦合通道的特性
在傳導(dǎo)干擾頻段(<30MHz),多數(shù)開(kāi)關(guān)電源干擾的耦合通道是可以用電路網(wǎng)絡(luò)來(lái)描述的。但是,開(kāi)關(guān)電源中的任何一個(gè)實(shí)際元器件,如電阻、電容、電感乃至開(kāi)關(guān)管、二極管都包含有雜散參數(shù),且研究的頻帶愈寬,等值電路的階次愈高。因此,包括各元器件雜散參數(shù)和元器件間的耦合在內(nèi)的開(kāi)關(guān)電源的等效電路將復(fù)雜得多。在高頻時(shí),雜散參數(shù)對(duì)耦合通道的特性影響很大,分布電容的存在成為電磁干擾的通道。另外,在開(kāi)關(guān)管功率較大時(shí),集電極一般都需加上散熱片,散熱片與開(kāi)關(guān)管之間的分布電容在高頻時(shí)不能忽略,它能形成面向空間的輻射干擾和電源線(xiàn)傳導(dǎo)的共模干擾。