1  引言

電磁干擾是電子設(shè)備在正常工作時(shí)產(chǎn)生的干擾信號(hào)電平，主要包括傳導(dǎo)干擾和輻射干擾兩大類，其中傳導(dǎo)干擾是指各類導(dǎo)電路徑進(jìn)行傳播的干擾，所以說(shuō)只要有電路連接就有可能有傳導(dǎo)干擾，較大的傳導(dǎo)干擾會(huì)導(dǎo)致電子設(shè)備運(yùn)行錯(cuò)亂乃至無(wú)法運(yùn)行。電源設(shè)備抗傳導(dǎo)干擾的好壞，將影響設(shè)備的質(zhì)量。傳導(dǎo)干擾的產(chǎn)生的一個(gè)主要原因是，由于電路中的電感和電容的存在，使開關(guān)期間在導(dǎo)通和關(guān)斷過(guò)程中，產(chǎn)生的不規(guī)則脈沖。

通常為減小電磁傳導(dǎo)干擾采用額外增加濾波器的方法，但這種方法不僅會(huì)增加設(shè)備體積，減小設(shè)備的功率密度，而且還會(huì)造成成本的增加。本文將研究采用吸收電路吸收脈沖尖峰，從而從根源出減小傳導(dǎo)干擾的產(chǎn)生。

2   C、RC、RCD吸收電路比較

通常采用的吸收電路有C、RC、RCD三者吸收電路，下面我們對(duì)這三者電路進(jìn)行比較分析：

（1）C吸收電路，是在開關(guān)管Q上并聯(lián)一個(gè)電容C，類似于諧振復(fù)位正激的電路，因?yàn)殚_關(guān)管上的電壓尖峰是漏感L和Q的結(jié)電容振蕩產(chǎn)生的，如果在開關(guān)管Q兩端并聯(lián)電容C，那么可以改變LC振蕩的頻率與幅值，但是電容C的選擇需要考慮；首先需要查考開關(guān)管Q的結(jié)電容Cds，如果電容C比Cds小很多，那么并聯(lián)了也不起效果；電容值的選擇還必須考慮附加產(chǎn)生的損耗，因?yàn)榇鎯?chǔ)在電容C上的能量在開關(guān)管Q開通時(shí)是全部消耗的，這部分損耗是因?yàn)榧恿穗娙軨多出來(lái)的；另外還需要考慮在吸收過(guò)程中在電容C上產(chǎn)生的電流所產(chǎn)生的損耗，當(dāng)開關(guān)管Q關(guān)斷時(shí)，Vds以某一斜率上升，其電流不是很大；但是在諧振正激電路中電容C就必須小心了，一般在諧振正激電路中電容C會(huì)取到幾十納法左右，電流較大，那么電容C需要選擇較大封裝的電容以承受這么大的電流沖擊；


（2）RC吸收網(wǎng)絡(luò)的損耗來(lái)源可以認(rèn)為來(lái)自兩個(gè)方面：即使沒有漏感，因?yàn)閐v/dt的存在，RC上一定存在一個(gè)充放電的過(guò)程，在設(shè)計(jì)過(guò)程中，RC的時(shí)間常數(shù)一般遠(yuǎn)小于開關(guān)周期。所有參數(shù)不變，電壓的上升及下降速度越快，電阻上損耗越大。所有參數(shù)不變，加大電阻，電阻上的損耗增加。所有參數(shù)不變，加大電容，電阻上的損耗增加。

從理論角度看，最后漏感的能量全部損耗在電阻上，所以電阻上因?yàn)槁└械脑虍a(chǎn)生的損耗不會(huì)隨RC選取的不同而變化但是如果改變了RC，那么整個(gè)的LRC的諧振系數(shù)會(huì)變化，漏感產(chǎn)生的尖峰是變化的。

考慮漏感的存在，可以認(rèn)為漏感是一個(gè)初始激勵(lì)電流，最后通過(guò)RLC電路阻尼振蕩吸收，所以不論RC如何取值，只要滿足振蕩頻率遠(yuǎn)小于開關(guān)頻率，保證在（1-D）開關(guān)周期內(nèi)振蕩阻尼完成，那么最后漏感的能量全部在R上損耗掉。


（3）RCD吸收網(wǎng)絡(luò)的能量同樣可以認(rèn)為來(lái)自兩個(gè)方面：沒有漏感，只是場(chǎng)效應(yīng)管關(guān)斷時(shí)在電容C上產(chǎn)生的電壓，實(shí)際可以看成是一個(gè)電壓源通過(guò)二極管進(jìn)行峰值采樣，采集到的能量通過(guò)電阻釋放。如果阻容的時(shí)間常數(shù)遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于開關(guān)周期，可以認(rèn)為電阻上的電壓始終是場(chǎng)效應(yīng)管關(guān)斷電壓，電阻越大，那么損耗越小，在實(shí)際電路中，阻容的時(shí)間常數(shù)并不是遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于開關(guān)周期，所以電容C上實(shí)際是有電壓紋波的，仿真的結(jié)果顯示RC的時(shí)間常數(shù)越小，電阻R上的損耗越大。從這個(gè)角度看，選擇的RC常數(shù)越大，損耗越小。但是需要注意此處只是考慮電阻上的損耗，實(shí)際上在導(dǎo)通的瞬間二極管也流過(guò)很大的電流，二極管在這個(gè)瞬間也不是理想的PN結(jié)，也有損耗存在，這個(gè)流過(guò)的電流與電壓的斜率有關(guān)，電壓斜率越陡，電流越大；流過(guò)的電流也與電容的大小有關(guān)，在時(shí)間常數(shù)不變的情況下，電容越大，則電流越大。所以從二極管損耗的角度看，需要盡量采用大電阻，小電容的RC參數(shù)。當(dāng)然如果考慮漏感的模型，這樣的RC參數(shù)對(duì)吸收漏感的能量是不好的。本文結(jié)合實(shí)際，選取RC吸收網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行設(shè)計(jì)與分析。

3　RC吸收電路設(shè)計(jì)

電容C的主要作用是吸收，開關(guān)管關(guān)斷時(shí)，由于雜散電感等引起的電壓峰尖。由于雜散電感受電路布局等的影響，不易直接測(cè)量，通常采用實(shí)驗(yàn)方法得到。其一般方法為，在沒有任何吸收電路是，運(yùn)用示波器觀察開關(guān)管關(guān)斷時(shí)其波形振蕩情況，從而得到此時(shí)振蕩周期T1；其后在此開關(guān)管兩端并上一個(gè)已知容值的測(cè)量電容C0，在同等條件下，觀察此時(shí)的振蕩周期T2，通過(guò)計(jì)算可得此時(shí)電路的雜散電感。即：



得到雜散電感值后，利用以下公式：



其中，△U為電壓過(guò)沖值，I為導(dǎo)通電流，LS為寄生電感，可以得到電路的所需電容值：



為保證在電容上的能量能被完全釋放，一般要求RC電路的放電時(shí)間常數(shù)小于開關(guān)管1/4個(gè)導(dǎo)通時(shí)間。即：



但R不是越小越好，過(guò)小的吸收電阻會(huì)導(dǎo)致電路的電流振蕩。因此在滿足要求的前提下，R取得盡量大一些，具體可參考以下：



所以，吸收電阻的阻值為：



但由于實(shí)際中影響因素較多，具體參數(shù)還需結(jié)合實(shí)際情況。

4  實(shí)驗(yàn)結(jié)果

本文以AC/DC部分為普通全橋拓?fù)?，DC/DC部分為雙有源橋拓?fù)錇榛A(chǔ)。在雙有源橋拓?fù)渖线M(jìn)行RC吸收電路對(duì)電動(dòng)汽車雙向充電器放電模式下電磁傳導(dǎo)干擾的影響實(shí)驗(yàn)。對(duì)交流側(cè)的傳導(dǎo)干擾進(jìn)行分析，具體結(jié)構(gòu)如圖１。



通過(guò)理論計(jì)算和實(shí)際調(diào)整。原邊吸收電路電阻470Ω電容47nf，副邊吸收電路電阻40Ω電容4.7nf，電路功率5000W。本文對(duì)交流電網(wǎng)側(cè)的傳導(dǎo)干擾進(jìn)行比較，其結(jié)果分別如下：

通過(guò)圖2、圖3我們可以得到：同種條件下，未加RC吸收電路，交流側(cè)傳導(dǎo)干擾未達(dá)標(biāo)，且擾動(dòng)量較大；增加合適RC吸收電路后，交流側(cè)傳導(dǎo)干擾達(dá)到要求值。



5  結(jié)論

本文結(jié)合拓?fù)?，通過(guò)計(jì)算和實(shí)際調(diào)整選取合適的RC吸收電路，電路交流側(cè)的傳導(dǎo)干擾大幅下降達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求。所以與開關(guān)管并聯(lián)RC吸收電路可以有效減小開關(guān)管在關(guān)斷過(guò)程中產(chǎn)生的電流沖擊，從而有效的較小電子設(shè)備在工作過(guò)程中的傳導(dǎo)干擾。電動(dòng)汽車雙向充電器選取合適的RC吸收電路對(duì)減小傳導(dǎo)干擾保障電網(wǎng)安全是行之有效的。