智能投餌機(jī)開(kāi)關(guān)電源分析與仿真(2)
實(shí)際變壓器的繞組中存在著分布電容，尤其存在于線圈導(dǎo)線和變壓器磁芯之間以及各繞組之間。電容量的大小取決于繞組的幾何形狀、磁芯材料的介電常數(shù)和它的封裝材料等。綜合考慮變壓器實(shí)際，設(shè)計(jì)高頻變壓器的原始模型如圖4(a)所示，若將副邊漏感、次級(jí)繞組電阻、次級(jí)分布電容分別折算到原邊，并將原、副邊漏電感、繞組電阻、分布電容等效組合，得到圖4(b)簡(jiǎn)化的等效電路。
對(duì)圖4(b)電路進(jìn)行仿真得圖5波形，變壓器輸入波形和輸出波形分別如圖5(a)、(b)所示?？梢?jiàn)，由于分布參數(shù)的存在，在上升沿和下降沿具有上下沖尖峰存在，這是互感和漏感在開(kāi)關(guān)轉(zhuǎn)換瞬時(shí)引起電壓尖峰，是EMI的主要來(lái)源，必須加以控制。為此，改進(jìn)電路如圖4(c)所示，
C7、C8、C12為匝間耦合電路，C11為繞組間耦合電容，在變壓器繞制時(shí)，盡量減小分布電容C11，以減小變壓器原邊的高頻干擾耦合到次邊繞組。另外為進(jìn)一步減小EMI，可在原、次邊繞組間增加一個(gè)屏蔽層，屏蔽層良好接地，這樣變壓器原、次邊繞組對(duì)屏蔽層間就形成耦合電容C9、C10，高頻干擾電流就通過(guò)C9、C10濾除。
3.3 投餌機(jī)開(kāi)關(guān)電源仿真
投餌機(jī)開(kāi)關(guān)電源整體仿真原理圖如圖6所示，電路接入輸入EMI濾波器和輸出EMI濾波器進(jìn)行仿真，得出圖7、圖8的仿真結(jié)果。表1為差模損耗曲線參數(shù)表，對(duì)應(yīng)第一、第二和第三組參數(shù)高頻差模損耗曲線如圖藍(lán)、紅、綠所示。由圖可知，差模電容的取值在高頻區(qū)影響較小，差
模損耗曲線幾乎重合。電感是影響濾波器差模頻率的主要因素。電感大，濾波器的差模頻率特性越好，但存在著磁芯飽和問(wèn)題，它們的取值都不能過(guò)大。
圖8為電路接入輸出濾波器前后的PSPICE仿真波形，對(duì)比分析圖8(a)和圖8(b)，可以看到?jīng)]接輸出濾波器前的圖形干擾嚴(yán)重，當(dāng)接入濾波器后，濾除了很多干擾，效果明顯。
針對(duì)功率開(kāi)關(guān)管的漏極的尖峰電壓，常采用RC吸收回路來(lái)減小尖峰電壓。RC的數(shù)值要根據(jù)高頻變壓器的工作頻率來(lái)選擇。對(duì)已經(jīng)確定RC常數(shù)的回路來(lái)說(shuō)，電阻值與電容值要合理分配，電阻值過(guò)大，尖峰電壓吸收效果差;電容值過(guò)大，將會(huì)使功率開(kāi)關(guān)管的導(dǎo)通電流增大，電源效率損失較多。圖9為接入RC吸收電路前后的仿真圖，從圖9(a)、(b)可見(jiàn)接入RC吸收電路后，尖峰電壓干擾得到明顯抑制。
4 結(jié)束語(yǔ)
本文針對(duì)投餌機(jī)開(kāi)關(guān)電源，分析了產(chǎn)生干擾的重要原因，使用PSPICE仿真軟件組建器件的模型進(jìn)而得出開(kāi)關(guān)電源的高頻電路模型。并對(duì)開(kāi)關(guān)電源的傳導(dǎo)EMI進(jìn)行仿真，通過(guò)PSPICE仿真對(duì)比，可以明顯地看到相關(guān)電路的設(shè)計(jì)效果。EMI是很復(fù)雜的問(wèn)題，投餌機(jī)開(kāi)關(guān)電源以PSPICE仿真為依據(jù)，調(diào)整了電路元件參數(shù)。結(jié)果證實(shí)，產(chǎn)品電氣性能的可靠性得到大大提高，本文可以為同類(lèi)產(chǎn)品的電路設(shè)計(jì)提供一定的參考和借鑒。
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