調(diào)節(jié)開關(guān)電源的傳導(dǎo)干擾的方法和裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及開關(guān)電源(Switch Mode Power Supply，SMPS)領(lǐng)域，并且更具體地，涉及調(diào)節(jié)開關(guān)電源的傳導(dǎo)干擾的方法和裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]開關(guān)電源是利用現(xiàn)代電力電子技術(shù)，控制開關(guān)管開通和關(guān)斷的時(shí)間比率，維持穩(wěn)定輸出電壓的一種電源。目前，開關(guān)電源以小型、輕量和高效率的特點(diǎn)被廣泛應(yīng)用幾乎所有的電子設(shè)備，是當(dāng)今電子信息產(chǎn)業(yè)飛速發(fā)展不可缺少的一種電源方式。開關(guān)電源產(chǎn)品廣泛應(yīng)用于工業(yè)自動(dòng)化控制、軍工設(shè)備、通訊設(shè)備、電力設(shè)備、儀器儀表、醫(yī)療設(shè)備、半導(dǎo)體制冷制熱、液晶顯示器和數(shù)碼產(chǎn)品等領(lǐng)域。
[0003]邏輯鏈路控制(Logical Link Control，LLC)電路為主拓?fù)涞拈_關(guān)電源包括功率因素校正(Power Factor Correct1n，PFC)電路、母線電容和LLC電路。其中，LLC電路可以在輸入電壓和負(fù)載變化范圍很大的情況下有良好的電壓調(diào)節(jié)特性，將開關(guān)電源的輸入電壓轉(zhuǎn)換成可以控制的高壓直流電壓。母線電容用于存儲(chǔ)能量并對(duì)輸入的電壓進(jìn)行濾波處理。
[0004]當(dāng)開關(guān)電源的輸入電壓為交流電壓時(shí)，母線電容兩端的電壓為在一個(gè)中心值范圍內(nèi)隨時(shí)間變化的紋波。為了保證開關(guān)電源穩(wěn)定的輸出電壓，開關(guān)電源的頻率不斷改變，使得測(cè)試沿著線纜傳播的傳導(dǎo)干擾(Conducted Emiss1ns,CE)的頻率也不斷變化，即在不同頻點(diǎn)掃描時(shí)對(duì)電網(wǎng)環(huán)境中設(shè)備的傳導(dǎo)干擾能量也不斷變化。此時(shí)，當(dāng)開關(guān)電源的輸入電壓為交流電壓時(shí)，傳導(dǎo)干擾波形中傳導(dǎo)干擾能量的平均值與峰值有較大的差異，可以滿足電磁兼容要求。
[0005]但是，當(dāng)開關(guān)電源的輸入電壓為直流電壓時(shí)，母線電容的電壓是基本穩(wěn)定的，在輸出負(fù)載不變的情況下，開關(guān)電源的開關(guān)頻率是不變的，測(cè)試沿著線纜傳播的傳導(dǎo)干擾的頻率時(shí)，傳導(dǎo)干擾的頻率也固定不變，即在不同頻點(diǎn)掃描時(shí)對(duì)電網(wǎng)環(huán)境中設(shè)備的傳導(dǎo)干擾能量基本不變。此時(shí)，當(dāng)開關(guān)電源的輸入電壓為直流電壓時(shí)，傳導(dǎo)干擾波形中傳導(dǎo)干擾能量的平均值與峰值有差異很小，部分平均值還超過了一定的限制值，無法滿足電磁兼容要求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明實(shí)施例提供一種調(diào)節(jié)開關(guān)電源的傳導(dǎo)干擾的方法和裝置，能夠在開關(guān)電源輸入直流電壓時(shí)，可以滿足對(duì)電網(wǎng)環(huán)境中設(shè)備的電磁兼容要求。
[0007]第一方面，提供了一種調(diào)節(jié)開關(guān)電源的傳導(dǎo)干擾的方法，包括:所述開關(guān)電源包括功率因素校正PFC電路、母線電容、直流電(Direct Current，DC)-直流電DC-DC變換電路和控制電路，所述方法由控制電路執(zhí)行，所述方法包括:確定所述開關(guān)電源的輸入電壓是否為直流電壓；當(dāng)所述開關(guān)電源的輸入電壓為直流電壓時(shí)，在所述母線電容的電壓上疊加紋波電壓。
[0008]本發(fā)明實(shí)施例在開關(guān)電源的輸入電壓為直流電壓時(shí)，通過在開關(guān)電源的母線電容的電壓上疊加紋波電壓，這樣可以使得母線電容兩端的電壓不再恒定不變，進(jìn)而使得開關(guān)電源對(duì)環(huán)境中設(shè)備的傳導(dǎo)干擾能量分散開來，進(jìn)而能夠滿足電磁兼容要求。
[0009]功率因數(shù)是用來衡量用電設(shè)備用電效率的參數(shù)，低功率因數(shù)代表低電力效能。功率因數(shù)是電壓與電流之間的相位差的余弦，也就是有效功率除以視在功率的比值。功率因數(shù)可以衡量電力被有效利用的程度，當(dāng)功率因數(shù)值越大，代表其電力利用率越高。為提高用電設(shè)備功率因數(shù)使用的技術(shù)稱為功率因數(shù)校正。
[0010]紋波是由于直流穩(wěn)定電源的電壓波動(dòng)而造成的一種現(xiàn)象，因?yàn)橹绷鞣€(wěn)定電源一般是由交流電源經(jīng)整流穩(wěn)壓等環(huán)節(jié)而形成的，這就不可避免地在直流穩(wěn)定量中多少帶有一些交流成份，這種疊加在直流穩(wěn)定量上的交流分量就稱之為紋波。紋波的成分較為復(fù)雜，它的形態(tài)一般為頻率高于工頻的類似正弦波的諧波，另一種則是寬度很窄的脈沖波。對(duì)于不同的場(chǎng)合，對(duì)紋波的要求各不一樣。
[0011]結(jié)合第一方面，在第一方面的一種實(shí)現(xiàn)方式中，所述在所述母線電容的電壓上疊加紋波電壓包括:調(diào)節(jié)脈沖寬度調(diào)制(Pulse Width Modulat1n，PWM)波形的占空比或調(diào)節(jié)脈沖頻率調(diào)制PFM波形的頻率，以使得所述母線電容的電壓上疊加所述紋波電壓。
[0012]例如，當(dāng)LLC電路為固定頻率的連續(xù)導(dǎo)通模式(Continous Conduct1n Mode, CCM)控制方式的電路時(shí)，可以通過調(diào)節(jié)PWM波形的占空比實(shí)現(xiàn)在母線電容的電壓上疊加紋波電壓。在輸入輸出條件保持不變時(shí)，波形的占空比增大，對(duì)應(yīng)的母線電容的電壓升高；反之則母線電容的電壓降低。
[0013]再如，當(dāng)LLC電路為臨界導(dǎo)通模式(Critical-Conduct1n Mode, CRM)控制方式的電路時(shí)，可以通過調(diào)節(jié)PFM波形的頻率實(shí)現(xiàn)在母線電容的電壓上疊加紋波電壓。在輸入輸出條件保持不變時(shí)，波形的頻率升高，對(duì)應(yīng)的母線電容的電壓降低；反之則母線電容的電壓升尚ο
[0014]結(jié)合第一方面及其上述實(shí)現(xiàn)方式，在第一方面的另一種實(shí)現(xiàn)方式中，在所述調(diào)節(jié)脈沖寬度調(diào)制PWM波形的占空比或調(diào)節(jié)脈沖頻率調(diào)制PFM波形的頻率，以使得所述母線電容的電壓上疊加所述紋波電壓之前，所述方法還包括:確定實(shí)際步進(jìn)值，所述實(shí)際步進(jìn)值為單位時(shí)間內(nèi)所述紋波電壓的變化量；獲取基準(zhǔn)電壓和第一時(shí)間段的母線電容的電壓；對(duì)所述基準(zhǔn)電壓和所述第一時(shí)刻的母線電容的電壓進(jìn)行比較，得到比較結(jié)果；根據(jù)所述比較結(jié)果和所述實(shí)際步進(jìn)值確定所述第二時(shí)間段的紋波電壓的變化量；根據(jù)所述第二時(shí)間段的紋波電壓的變化量和所述基準(zhǔn)電壓確定所述第二時(shí)間段的PWM波形的占空比或所述PFM波形的頻率。
[0015]這里，根據(jù)第二時(shí)間段的紋波電壓的變化量和基準(zhǔn)電壓確定第二時(shí)間段的PWM波形的占空比或PFM波形的頻率包括:根據(jù)第二時(shí)間段的紋波電壓的變化量和基準(zhǔn)電壓可以確定第二時(shí)間段的紋波電壓值，然后根據(jù)該第二時(shí)間段的紋波電壓值對(duì)PWM波形的占空比或PFM波形的頻率進(jìn)行改變。這樣通過改變PWM波形的占空比或PFM波形的頻率可以使得母線電容的電壓發(fā)生改變，按照一定的規(guī)律改變PWM波形的占空比或PFM波形的頻率可以使得母線電容的電壓呈現(xiàn)紋波。
[0016]結(jié)合第一方面及其上述實(shí)現(xiàn)方式，在第一方面的另一種實(shí)現(xiàn)方式中，確定所述第二時(shí)間段的紋波電壓的變化量是否大于或者等于所述電壓幅值相對(duì)所述基準(zhǔn)電壓的增量；當(dāng)所述第二時(shí)間段的紋波電壓的變化量大于或者等于所述電壓幅值相對(duì)所述基準(zhǔn)電壓的增量時(shí)，更新所述實(shí)際步進(jìn)值，使得更新后的實(shí)際步進(jìn)值為更新前實(shí)際步進(jìn)值的相反數(shù)；當(dāng)所述第二時(shí)間段的紋波電壓的變化量小于所述電壓幅值相對(duì)所述基準(zhǔn)電壓的增量時(shí)，保持所述實(shí)際步進(jìn)值不改變。
[0017]結(jié)合第一方面及其上述實(shí)現(xiàn)方式，在第一方面的另一種實(shí)現(xiàn)方式中，所述確定實(shí)際步進(jìn)值包括:獲取預(yù)設(shè)的步進(jìn)值、所述紋波電壓的頻率和電壓幅值；根據(jù)所述預(yù)設(shè)的步進(jìn)值的正負(fù)、所述紋波電壓的頻率和所述電壓幅值確定所述實(shí)際步進(jìn)值。
[0018]結(jié)合第一方面及其上述實(shí)現(xiàn)方式，在第一方面的另一種實(shí)現(xiàn)方式中，所述紋波電壓的頻率是根據(jù)所述開關(guān)電源的傳導(dǎo)干擾、所述開關(guān)電源的負(fù)載、所述開關(guān)電源的輸出電壓和所述開關(guān)電源的輸出電壓的紋波中的至少一個(gè)確定的；所述電壓幅值是根據(jù)所述開關(guān)電源的傳導(dǎo)干擾、所述開關(guān)電源的負(fù)載、所述開關(guān)電源的輸出電壓和所述開關(guān)電源的輸出電壓的紋波中的至少一個(gè)確定的。
[0019]本發(fā)明實(shí)施例中頻率或電壓幅值可以由開關(guān)電源的負(fù)載、輸出電壓、輸出電壓紋波或傳導(dǎo)干擾確定。實(shí)際步進(jìn)值可以由紋波的幅值和頻率來確定。當(dāng)紋波的電壓幅值和實(shí)際步進(jìn)值越大時(shí)，開關(guān)電源產(chǎn)生的傳導(dǎo)干擾越小，越容易滿足電磁兼容要求。但是，當(dāng)紋波的電壓幅值和實(shí)際步進(jìn)值越大時(shí)，對(duì)母線電容兩端的電壓的影響越大，系統(tǒng)的穩(wěn)定性影響越大。當(dāng)紋波的頻率越高時(shí)，開關(guān)電源對(duì)其它設(shè)備的傳導(dǎo)干擾平均值越小，也就越能滿足電磁兼容要求。但是，當(dāng)紋波的頻率越高時(shí)，開關(guān)電源很難實(shí)現(xiàn)輸出穩(wěn)定的電壓，因此，紋波的頻率不宜設(shè)置過高。所以，在確定紋波的電壓幅值、頻率和實(shí)際步進(jìn)值時(shí)應(yīng)該綜合權(quán)衡系統(tǒng)的穩(wěn)定性和電磁兼容要求，在盡可能保證系統(tǒng)穩(wěn)定性較好的前提下，盡量滿足電磁兼容要求。
[0020]本發(fā)明實(shí)施例中的步進(jìn)值可以為單位時(shí)間內(nèi)紋波電壓的變化量。
[0021]本發(fā)明實(shí)施例中的實(shí)際步進(jìn)值可以使用預(yù)設(shè)的步進(jìn)值。另外，本發(fā)明實(shí)施例中的實(shí)際步進(jìn)值可以也根據(jù)紋波的幅值和頻率來重新確定并賦值，這樣可以根據(jù)實(shí)際測(cè)試所得傳導(dǎo)干擾波形確定需要疊加的紋波的電壓幅值和頻率，再根據(jù)紋波的電壓幅值和頻率確定步進(jìn)值，而不再使用預(yù)先設(shè)定的步進(jìn)值，進(jìn)而能夠協(xié)調(diào)系統(tǒng)穩(wěn)定性和電磁兼容要求，從而減小傳導(dǎo)干擾。
[0022]結(jié)合第一方面及其上述實(shí)現(xiàn)方式，在第一方面的另一種實(shí)現(xiàn)方式中，所述電壓幅值小于所述母線電容的耐壓值。
[0023]在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，在確定紋波的電壓幅值時(shí)，可以根據(jù)電容的耐壓值來確定，即紋波的電壓幅值小于電容的耐壓值。
[0024]結(jié)合第一方面及其上述實(shí)現(xiàn)方式，在第一方面的另一種實(shí)現(xiàn)方式中，所述方法還包括:確定所述開關(guān)電源的輸出電流是否大于預(yù)設(shè)電流值；其中，當(dāng)所述開關(guān)電源的輸入電壓為直流電壓時(shí)，在所述母線電容的電壓上疊加紋波電壓包括:當(dāng)所述開關(guān)電源的輸入電壓為直流電壓且所述開關(guān)電源的輸出電流大于所述預(yù)設(shè)電流值時(shí)，在所述母線電容的電壓上疊加紋波電壓。
[0025]結(jié)合第一方面及其上述實(shí)現(xiàn)方式，在第一方面的另一種實(shí)現(xiàn)方式中，所述電壓幅值的取值范圍為-ι?ν至10V