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发表于 2014-12-2 00:27:03
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一个业内人士的帖子：
氙灯安定器实际上就一种变形的开关电源,在安定器里存在两个大的干扰源.一个就是单端反激式开关电源本身,它的PWM 频率一般都工作在100KHz左右或更高,而MOSFET 管在打开和关闭时产生的前沿和后沿都是非常陡峭的,就会产生非常多的高次谐波;另一种干扰源就是安定器以400赫兹的中压方波驱动氙灯点灯时产生的干扰.这些谐波就会以两种方式产生干扰辐射,一种是辐射干扰,一种是电源线传导干扰.你说的开灯时收音机的“死掉”就是由于安定器在开灯瞬间产生的很强的大电流高频率的干扰通过给安定器供电的12V电源线窜扰出来的,造成收音机的死机.其实干扰收音机是小事,现在市面上生产的很多劣质安定器还能干扰汽车的行车电脑“ECU”.重则造成“ECU”中的关键元器件永久性损坏,轻则造成“ECU”程序跑飞,死机以致造成发动机灭车,或者雨刷器乱动,ABS 或其他控制系统报警、失灵.这样的事例在改装车市场比比皆是!
正是因为氙灯安定器存在这些干扰,所以各国就出台了很多法规,强制性的要求厂家生产的安定器所发出的辐射干扰和传导干扰必须要小于一定的“阀值”这就是我在帖子里说的 E-MARK 强制性认证.这个限制级分为5级,每个级别都在规定的频段设置了最高限值.要想让安定器的EMI 干扰达到 E-MARK 认证规定的限制以下,不是一个简单安装一些滤波电容那么简单的事.这是一个很复杂的系统工程,需要在安定器设计的初期就要全盘统筹兼顾. 垃圾安定器“害人害己”损人不利己!在国外如因为你生产的安定器的EMI 干扰造成车毁人亡的话,你将会得到严厉的惩罚和制裁的!
减小安定器的EMI 干扰需要从安定器的总体设计时就有一个全盘的考虑安排.一个在工作时各级的波形都很差的安定器肯定是通不过EMC 检测的.比如单端反激开关电源的MOSFET 管的漏极上的脉冲上升沿过冲很高时就会产生很强的高次谐波干扰,根据我收集到的国内的大部分厂家生产的安定器样品做测试中,在这个点上的上升沿过冲幅度很少有能控制在其尖峰不大于整个脉冲高度5% 的.在有些劣质安定器中这个过冲幅度能达到或超过100V, 而好的单端反激电源这个值一般度不会超过5%.究其原因主要是变压器的设计和制造工艺不佳,变压器的“漏感”很大所致.你如能下功夫把变压器的漏感做得很小,那这个尖峰就不会很大,从而安定器的主要干扰源之一的这个隐患就能大大的减小,这时再配合配置合理的滤波电路就能大大减小EMI.比如海拉的各个型号的安定器在这个点上几乎就没有过冲或随着工况的变化产生的过冲不会超过5%.另外给你一个提示:随着PWM 频率的变化,这个过冲的高度也会有很大的变化,也就是说如你有能力控制安定器的PWM 的频率,也可以找到最适合你的变压器工况的那个频率点,在这时你的变压器的效率会提高,MOSFET管的工作温度也能降低,MOSFET管被击穿的几率也会减小很多 ,那个几百微法的电解电容的工作温度会立即降下来,也就不会再有电解电容的“放炮”!但是根据我的观察,现在廉价的安定器绝大部分使用E型磁性,绕制用的导线也很粗,而且几乎没有使用初次级分段绕制的办法,所以也很难减少变压器的漏感.变压器的设计和制造有很大的学问.
另外这个初级的过冲尖峰还会通过变压器的反射到次级的输出端,叠加到次级线圈的输出波形上,整流后会在安定器母线电压上形成很多很窄的谐波干扰,会给母线电压造成污染同时也会对安定器的正常可靠工作产生影响.当然要减小这个过冲,单端反激电源的PCB布线设计也有非常大的学问,这只能靠反复试验改进才能找到最佳的布线方案. 安定器产生EMI 的另一个主要干扰源就是点亮氙灯的400赫兹左右的中压点灯方波被串联在点灯回路中的高压包次级电感和分布电容形成的“微分”电路微分后造成这个方波的平顶被滤掉,方波的很陡的前沿和后沿形成了800赫兹脉冲宽度极窄的脉冲干扰群,根据富利哀公式展开会产生很多频率很高的高次谐波,最高的谐波干扰会超过1G.这是安定器的高频辐射干扰的主要原因.
安定器在开灯瞬间产生的冲击电流干扰主要的原因是因为开机冲击电流大,电流的上升速率过快造成的.如要解决这个问题就需要从线路设计的源头去解决.这不能单靠增加滤波电容来解决.
安定器在开灯的瞬间产生太大的冲击电流是由于单端反激开关电源工作后给安定器的母线供电时PWM 的占空比很大,导致MOSFEIT 工作电流过大,Δdv/dt 太陡 造成开灯冲击电流太大.而这个很陡的Δdv/dt 会产生非常多的高次谐波干扰,通过给安定器供电的电源线产生辐射干扰和传导干扰.有些劣质安定器会在电源进线处加很多滤波电路以企图挡住这些干扰发射出去.但是所有的滤波电路的滤波性能都只能在一定的频率范围内发挥作用.而相对于不在它的谐振范围内的干扰,不但起不了作用,还会因为这些滤波电路的感性和容性参数的介入产生更多和更高频率的干扰.这也就是归结到是“堵”还是“疏”的设计指导思想.
要想让安定器开灯瞬间的冲击电流降下来就需要认真地从安定器的逻辑设计和软件设计上去检讨.各家的设计不同所以具体该怎么去改进就不解答了.
这个波形是用安杰伦的高档存储示波器测试的,设置在单次存储触发状态,开灯后从上电触发后开始存储波形,这个画面存储了安定器的母线从上电后10ms内的电压变化曲线.由于该示波器带宽高达4G 存储深度为64MB 所以能测试很多用普通示波器看不到的波形曲线. 我们的安定器是使用汇编语言编程的,由于全数字化安定器从上电到稳定的大约10秒内控制器要完成非常繁忙的控制任务,所以只能使用汇编语言编程序.
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楼主: xx19860125
发表于 2014-12-2 05:18:15
发表于 2014-12-2 07:34:41