CN112510988A - 一种抗电磁干扰的电源电路及其运作方法 - Google Patents

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周加洋
孔维宾
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    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M1/00—Details of apparatus for conversion
    • H02M1/44—Circuits or arrangements for compensating for electromagnetic interference in converters or inverters

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Abstract

本发明提供一种抗电磁干扰的电源电路及其运作方法，所述电路包括：接入电源输入端和输出端之间的第一输入回路、第二输入回路、电感和第一电容；所述第一输入回路与第二输入回路结构对称设置；所述输入回路包括第一MOS管和第二MOS管，所述第一MOS管和第二MOS管串联后与第二电容并联；所述第二输入回路包括第三MOS管和第三电容，所述第三MOS管、第三电容以及第二MOS管并联；发明采用磁场极性相反可以相互抵消的原理，创新性的提出了一种传统电源拓扑结构中，增加对称电路的方式，使带来电磁干扰的源头即流回路变化对称性的相互局部抵消。

Description

一种抗电磁干扰的电源电路及其运作方法
技术领域
本发明属于技术领域，具体涉及一种抗电磁干扰的电源电路及其运作方法。
背景技术
在任何电子系统中，电路板上的电源、以及强弱信号之间都会产生电磁干扰，英文简称为EMI，又称为噪声。电磁干扰是严重干扰电子系统性能的电磁信号，这种干扰通过电磁感应、静电耦合或传导来影响电路。这对任何电子设备厂商来说，是必须首要关注的事情。任何电子设备厂家自己设计电路板必须从设计初期，考虑EMI标准，从源头上全面考虑EMI的标准。否则，设计出来的产品在实际使用的过程中稳定性得不到满足。
在电子产品中，产生电磁干扰最严重的还是电路板上的电源部分，目前的设计者主要从以下几个方面避免电磁干扰：
(1)电路板的优化布局：电源布局过程中，根据手册的建议布局，合理的布置滤波电感、滤波电容，合理的布置反馈回路。这种布局的方案主要取决于电源设计人员的经验水平。
(2)电路板上安装滤波器，让外部的电源进入电路板之前先进行滤波，这种方式目前普遍采用，缺点之一是占用电路板的空间，从而增大电路板的面积。
(3)采用金属屏蔽的方式，也使生产复杂化。
(4)采用展频技术，目前许多厂商的开关稳压电源芯片都采用该技术，在已知范围内(例如，编程频率上下±10％的变化范围)对驱动开关频率的时钟进行调制。这有助于将峰值噪声能量分配到更宽的频率范围内。
以上方案都是目前比较常用的避免电磁干扰的方案。
非常重要的一点是必须明确电源中噪声主要是开关稳压回路中的电流的变化(di/dt)和寄生电感产生的，所以要减少电磁干扰，必须减小电流的变化(di/dt)和寄生电感，如果彻底消除，那就可以理想的解决电磁干扰的问题，这是设计者努力改进的方向。图1中箭头所指的传导全开关交流电流，即从零切换到电流最大值，然后再切换回零的电流回路，是产生电磁干扰的关键路径。
发明内容
针对现有技术的上述不足，本发明提供一种抗电磁干扰的电源电路及其运作方法，以解决上述技术问题。
第一方面，本发明提供一种抗电磁干扰的电源电路，包括：接入电源输入端和输出端之间的第一输入回路、第二输入回路、电感和第一电容；所述第一输入回路与第二输入回路结构对称设置；所述输入回路包括第一MOS管和第二MOS管，所述第一MOS管和第二MOS管串联后与第二电容并联；所述第二输入回路包括第三MOS管和第三电容，所述第三MOS管、第三电容以及第二MOS管并联。
进一步的，所述第一MOS管的极性与第二MOS管相同，所述第三MOS管的极性与第一MOS管相反。
进一步的，所述第一MOS管、第二MOS管、第三MOS管的型号相同。
进一步的，所述电感接入第一MOS管和第二MOS管的串联电路之间，所述电感和第一电容分别与电源输出端连接，所述第一电容的另一端接地。
进一步的，所述第二电容的一端与电源输入端连接，所述第二电容的另一端接地。
第二方面，本发明提供一种方法，包括：
电源输入端输入电流后，两个输入回路分别产生电流回路；
两个输入回路分别产生方向相反的电流变化回路；
两个输入回路的电流变化形成的局部磁场对称且极性相反；
电源输入端的电磁干扰相抵消。
本发明的有益效果在于，
本发明提供的一种抗电磁干扰的电源电路及其运作方法，本发明采用磁场极性相反可以相互抵消的原理，创新性的提出了一种传统电源拓扑结构中，增加对称电路的方式，使带来电磁干扰的源头即流回路变化对称性的相互局部抵消，进而消除电磁干扰，消除噪声，同时本设计不会扩大电路板的尺寸，提高整机产品的竞争力。
此外，本发明设计原理可靠，结构简单，具有非常广泛的应用前景。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本申请现有技术电源电路的结构示意图。
图2是本发明一个实施例的电路的结构示意图。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明中的技术方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
实施例1
为了减少电磁干扰，必须确定电源电路中的电流变化回路并减少其影响，虽然不可能完全消除电流变化回路的影响，但是我们利用对称极性相反的思想，可以将电流变化回路分成极性相反的两个回路，这样形成的局部磁场对称且极性相反，这些磁场在电路板芯片的任意位置都可以相互抵消。
如图2所示，本实施例提供一种抗电磁干扰的电源电路，包括：接入电源输入端和输出端之间的第一输入回路、第二输入回路、电感和第一电容；所述第一输入回路与第二输入回路结构对称设置；所述输入回路包括第一MOS管和第二MOS管，所述第一MOS管和第二MOS管串联后与第二电容并联，所述第二电容的一端与电源输入端连接，所述第二电容的另一端接地；所述第二输入回路包括第三MOS管和第三电容，所述第三MOS管、第三电容以及第二MOS管并联，所述第一MOS管的极性与第二MOS管相同，所述第三MOS管的极性与第一MOS管相反；所述电感接入第一MOS管和第二MOS管的串联电路之间，所述电感和第一电容分别与电源输出端连接，所述第一电容的另一端接地。
为保证抵消的成功率，所述第一MOS管、第二MOS管、第三MOS管的型号相同，才能产生可以抵消的相反磁场。
本实施例，在传统电源拓扑结构的上管的对称面增加一个相同型号的MOS管和滤波电容，这样可以形成局部回路极性相反的两个电流变化回路，即使有寄生电感的存在，局部的磁场因为极性相反可以互相抵消。
本发明采用磁场极性相反可以相互抵消的思想，给电路原理图的设计者提供了一种设计理念，给芯片设计者提供了全新的思路，给带来电磁干扰最重要的电源设计带来了一种全新的设计理念。
具体的，本实施例的电路运转方法如下
电源输入端输入电流后，两个输入回路分别产生电流回路；
两个输入回路分别产生方向相反的电流变化回路；
两个输入回路的电流变化形成的局部磁场对称且极性相反；
电源输入端的电磁干扰相抵消。
尽管通过参考附图并结合优选实施例的方式对本发明进行了详细描述，但本发明并不限于此。在不脱离本发明的精神和实质的前提下，本领域普通技术人员可以对本发明的实施例进行各种等效的修改或替换，而这些修改或替换都应在本发明的涵盖范围内/任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。

Claims (6)

1.一种抗电磁干扰的电源电路，其特征在于，包括：接入电源输入端和输出端之间的第一输入回路、第二输入回路、电感和第一电容；所述第一输入回路与第二输入回路结构对称设置；所述输入回路包括第一MOS管和第二MOS管，所述第一MOS管和第二MOS管串联后与第二电容并联；所述第二输入回路包括第三MOS管和第三电容，所述第三MOS管、第三电容以及第二MOS管并联。
2.根据权利要求1所述的抗电磁干扰的电源电路，其特征在于，所述第一MOS管的极性与第二MOS管相同，所述第三MOS管的极性与第一MOS管相反。
3.根据权利要求1所述的抗电磁干扰的电源电路，其特征在于，所述第一MOS管、第二MOS管、第三MOS管的型号相同。
4.根据权利要求1所述的抗电磁干扰的电源电路，其特征在于，所述电感接入第一MOS管和第二MOS管的串联电路之间，所述电感和第一电容分别与电源输出端连接，所述第一电容的另一端接地。
5.根据权利要求1所述的抗电磁干扰的电源电路，其特征在于，所述第二电容的一端与电源输入端连接，所述第二电容的另一端接地。
6.如权利要求1-5任一项所述的抗电磁干扰的电源电路的运作方法，其特征在于，包括:电源输入端输入电流后，两个输入回路分别产生电流回路；
两个输入回路分别产生方向相反的电流变化回路；
两个输入回路的电流变化形成的局部磁场对称且极性相反；
电源输入端的电磁干扰相抵消。
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Title
潘永雄: "《开关电源技术与设计》", 31 March 2019, 西安电子科技大学出版社 *

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