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电容在开关电源模块的作用

一直以来，开关电源模块的电磁干扰是一个重要的解决点，从原理上来讲电磁干扰主要来自于两个方面，即传导干扰和辐射的干扰。

传导干扰是由于电路中寄生参数的存在，以及开关电源中开关器件的开通与判断，使得开关电源在交流输入端产生较大的共模干扰和差模干扰。

辐射的干扰是指由于导体中电流的变化会在其周围空间中产生变化的磁场，而变化的磁场又产生变化的电场，这一变化电流的幅值和频率决定其产生的电磁的大小以及其作用范围。

为了减轻和抵抗这些电磁干扰对电网及电子设备产生的危害，设了X电容和Y电容，其中X电容主滤波作用，常用于差模滤波，与共模电感匹配，并联在输入的两端，滤除L、N线之间的差模信号，可防对外干扰。自从70年,日本的一些公司开始采用逆变技术,将市电整流后逆变为3kHz左右的中频,然后升压。而Y电容主接地，常用于共模滤波，对称使用，接于L于地或N于地之间，滤除L对地或N对地之间的差模信号。基于漏电流的限制，Y电容值不能太大。

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分布供电方式具有节能、可靠、、经济和维护方便等优点。在电阻负载条件下,输出直流电压达到55kV,电流达到15mA,工作频率为25。已被大型计算机、通信设备、航空航天、工业控制等系统逐渐采纳,也是超高速型集成电路的低电压电源(3.3V)的为理想的供电方式。在大功率场合,如电镀、电解电源、电力机车牵引电源、中频感应加热电源、电动机驱动电源等领域也有广阔的应用前景。

电源的电磁干扰水平是设计中难的部分，设计人员能做的就是在设计中进行充分考虑，尤其在布局时。由于直流到直流的转换器很常用，所以硬件工程师或多或少都会接触到相关的工作，本文中我们将考虑与低电磁干扰设计相关的两种常见的折中方案

Ott关于不同模式电磁干扰水平的公式(2)示意了回路面积对电路电磁干扰水平产生的直接线性影响。E=263×10-16(f2AI)(1/r) (2)辐射场正比于下列参数：涉及的谐波频率(f，单位Hz)、回路面积(A，单位m2)、电流(I)和测量距离(r，单位m)。并且由于储能电感L只在开关K关断时才向负载输出电流，因此，在相同条件下，反转式串联开关电源输出的电流比串联式开关电源输出的电流小一倍。此概念可以推广到所有利用梯形波形进行电路设计的场合，不过本文仅讨论电源设计。参考图4中的交流模型，研究其回路电流流动情况：起点为输入电容器，然后在Q1导通期间流向Q1，再通过L1进入输出电容器，后返回输入电容器中。当Q1关断、Q2导通时，就形成了第二个回路。之后存储在L1内的能量流经输出电容器和Q2，如图5所示。这些回路面积控制对于降低电磁干扰是很重要的，在PCB走线布线时就要预先考虑清器件的布局问题。当然，回路面积能做到多小也是有实际限制的。

反转式串联开关电源反转式串联开关电源与一般串联式开关电源的区别是，这种反转式串联开关电源输出的电压是负电压，正好与一般串联式开关电源输出的正电压极性相反；并且由于储能电感L只在开关K关断时才向负载输出电流，因此，在相同条件下，反转式串联开关电源输出的电流比串联式开关电源输出的电流小一倍。开关电源的高转换效率是其一大优点，而且因为开关电源工作频率高，可以使用小尺寸、轻重量的变压器，因此开关电源也会比线性电源的尺寸要小，重量也会比较轻。

开关电源高频化是其发展的方向，高频化使开关电源小型化，并使开关电源进入更广泛的应用领域，特别是在高新技术领域的应用，推动了开关电源的发展前进，每年以超过两位数字的增长率向着轻、小、薄、低噪声、高可靠、抗干扰的方向发展。电源设计中即使是普通的直流到直流开关转换器的设计都会出现一系列问题，尤其在高功率电源设计中更是如此。开关电源可分为AC/DC和DC/DC两大类，DC/DC变换器现已实现模块化，且设计技术及生产工艺在国内外均已成熟和标准化，并已得到用户的认可，但AC/DC的模块化，因其自身的特性使得在模块化的进程中，遇到较为复杂的技术和工艺制造问题。另外，开关电源的发展与应用在节约能源、节约资源及保护环境方面都具有重要的意义。