CN1162954C - 开关电源变压器分布电容所致干扰的抑制电路 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了电视机中开关电源变压器导致干扰的抑制电路，包括开关管及其供电电源、开关变压器及其负载电路，其特征在于，在开关变压器较高电压线圈和较低电压线圈之间接一个电容器(Cc)，该电容器(Cc)之一端接至较高电压线圈的接地端，另一端接至较低电压线圈的同名端，用以抵消在开关电源变压器初、次级接地端之间由于分布电容耦合产生的干扰信号。

Description

开关电源变压器分布电容所致干扰的抑制电路
技术领域
本发明涉及干扰抑制电路，更具体地说是电视机中开关电源所造成的干扰的抑制电路。
背景技术
众所周知，一般并联式的开关稳压电源中的开关变压器，由于线圈之间存在分布电容，分布电容会在线圈之间形成电容耦合回路，使各种干扰信号通过这种耦合途径得以传递。采用减小这种分布电容的线圈绕制方法会同时降低线圈之间的磁耦合度，这将牺牲变压器的效率。现实中实际使用的开关变压器都是初、次级交错紧密层叠式的绕法，以增大初、次级之间的磁耦合度。这种绕法绕制的开关变压器的分布电容比较大，通过它的耦合，将使开关电源正常工作中产生的谐波信号干扰本机其他电路的正常工作，而且还通过电网对附近其它电子设备造成干扰。对于这类谐波干扰，在现行强制推行的国家标准和国际标准中都有严格的限制。
对于这种干扰，目前的解决办法是在相应部位接入滤波器，或是在初、次级的接地端之间接入一个较大容量的电容，对干扰信号提供低阻抗衰减通路，但这些措施对某些干扰源的抑制效果是非常有限的。例如，本公司研究的从低压端进行显像管束电流检测技术，当电视机中，由于取样电路直接与显像管外面的石墨层相连接，而紧贴着该石墨层周边布置的恰是直接与电网相连的消磁线圈，这样的连接关系和布置，使得大面积的石墨层极易受到来自电网的干扰，干扰信号中低频段幅度较大的成分，其频谱就是以开关电源的工作频率及其谐波为主，为消除这些干扰，其中就加有滤波器。
用上述衰减的办法来降低干扰存在一个矛盾，那就是电容容量越大，衰减效果越好，但与此同时主机底板也就不是地电位了，接触它就会有触电的感觉，因为容抗小了开关变压器初、次级接地端之间的漏电流就会增大；而电容容量小，底板倒是不明显带电了，可是对干扰信号的抑制效果变差，难得两全。
另外，从电磁兼容(EMC)的角度考虑，为防止本设备对其它仪器设备的干扰，在连接到电网的通道间往往加接足够的滤波器，而这将增加设备的成本和体积，因为低频干扰主要靠电感来抑制，较大的电感量将会带来较好的抑制效果，而电感量的增加又将导致其体积和成本增加，这同样是一个矛盾。
发明内容
本发明的目的就是克服现有技术中的不足，提供一种技术方案使因开关变压器绕组分布电容引起的干扰信号得以抵消，消除开关电源通过开关变压器绕组分布电容耦合对附近电子设备或本机其它电路部分造成的干扰。
本发明的技术方案如下：一种开关电源变压器分布电容所致干扰的抑制电路，包括开关管及其供电电源、开关变压器及其负载电路，开关管及其供电电源有初级接地端，负载电路有次级接地端，开关变压器将初级接地端和次级接地端隔离开来，其特征在于，在开关变压器较高电压线圈和较低电压线圈之间外接一个电容器Cc，该电容器之一端接至较高电压线圈的接地端，另一端接至较低电压线圈的同名端，该电容器Cc之容量与开关变压器分布电容的容量相适配，用以抑制在开关电源变压器初、次级接地端之间由于分布电容耦合产生的干扰信号。
上述的电容器Cc采用“安全电容”，并且在选择其容量时，为了使之与开关变压器分布电容的容量相适配，可用电容串并联的办法来调整，也可用一个电容分压器来调整，电容分压器可以并联在较低电压线圈两端，也可以并联在较高电压线圈两端。
在选择外接电容Cc的容量以求与分布电容适配时，使用示波器监视初、次级接地端之间干扰信号的幅度，用不同容量的安全电容逐步试验，当示波器显示初、次级各自接地端二者之间干扰信号的幅度最小时，如果这样的幅度已经在允许范围内，即可结束调整；否则，在此基础上，进一步使用电容串并联或电容分压器来调节。
本发明的有益效果是：有效地降低了干扰信号的幅度，针对开关信号及其谐波的干扰而言效果明显(降低约20分贝)，而且既不降低开关电源变压器的效率，不增加其体积，又有利于电磁兼容。
附图说明
图1为并联开关电源的电路示意图；
图2为本发明的原理图；
图3为本发明一个实施例的电路图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做详细说明：
参见图1，其中，虚线框内是开关电源变压器，其初级线圈之同名端与供电电源相连接，非同名端通过开关管与供电电源的公共端相连接(初级接地端)，次级线圈的非同名端与次级所有负载电路的公共端相连接(次级接地端)。
请看图2。
图2中，Cd1、Cd2…等表示开关变压器两个线圈之间客观存在的分布电容，我们用Cde来表示，并假设接在两个线圈同名端之间，其作用与Cd1、Cd2…所有分布电容共同作用结果等效。现在再人为地用一个合适容量的电容器Cc，连接在较低电压线圈同名端和较高电压线圈非同名端(次级接地端)之间。
下面我们针对上述连接所构成的电路进行分析。
假设较高电压线圈两端干扰电压为2V，较低电压线圈两端电压干扰电压为1V，如果选定Cc＝Cde，那么Cc两端的干扰电压亦为1V，此时，电路中a、b之间无电流流过，即变压器初、次级线圈之间电的耦合被消除(或称被中和)。由于Cc与较低电压线圈同名端相连接，这样，较低电压线圈非同名端和较高电压线圈非同名端亦即开关电源变压器初、次级接地端，二者相对于该点之电位差同为1V，因而，开关电源变压器初、次级接地端之间就不存在电位差了，从开关电源变压器初级接地端上来的干扰信号也就不会干扰接在开关电源变压器次级接地端上的电路的工作了。
上述分析中，我们假设两线圈干扰电压之间的关系为2∶1，据此导出Cc＝Cde。其实，两线圈干扰电压之间的比例关系可为任意值，只是Cc不再等于Cde，而是由相应的电压关系来决定而已。
上述分析是从原理上进行阐述的，由于分布参数是任意的而且还与频率有关系，特别是在高频时分布参数变化较大；同时还由于外接电容Cc受标称系列值的限制，不可能与任意的Cde恰好适配。所以，实际上开关电源变压器初、次级接地端之间不可能使干扰电压完全消除。实际中采用的办法是，在选择Cc的容量以求适配时，使用示波器监视开关电源变压器初、次级接地端之间干扰信号的幅度，当示波器显示二者之间干扰电压的幅度最小且幅度已经在工程允许范围内时，即可结束Cc的选配调整；否则，可以采用图3所示的办法继续调节。
图3所示，选择合适容量的C1和C2串联，C1，C2构成一个电容分压器，同一个线圈(既可以是较高电压线圈，也可以是较低电压线圈)并联，对该线圈上的电压进行分压。Cc一端接至C1和C2分压点，另一端接开关电源变压器次级接地端。调节分压比，使得一个现有值Cc能够与客观存在的Cde相适配，使初、次级之间干扰耦合达到最小值。
在实施中，出于安全考虑，为避免因外接电容Cc万一被击穿造成两线圈之间短路，电容应采用安全电容。安全电容在制造时其内部是用两个电容串联而成，两个电容同时击穿的几率很小。
按照本发明提供的方案操作，经过仔细调整，可以使频率低于2MHz的干扰信号的幅度减低约20分贝。

Claims (4)

1、一种开关电源变压器分布电容所致干扰的抑制电路，包括开关管及其供电电源、开关变压器及其负载电路，开关管及其供电电源有初级接地端，负载电路有次级接地端，开关变压器将初级接地端和次级接地端隔离开来，其特征在于，在开关变压器较高电压线圈和较低电压线圈之间外接一个电容器(Cc)，该电容器之一端接至较高电压线圈的接地端，另一端接至较低电压线圈的同名端，该电容器(Cc)之容量与开关变压器分布电容的容量相适配，用以抑制在开关电源变压器初、次级接地端之间由于分布电容耦合产生的干扰信号。
2、根据权利要求1所述的一种开关变压器分布电容所致干扰的抑制电路，其特征在于，其中所述的电容器(Cc)，在选择其容量时，为了使之与开关变压器分布电容的容量相适配，可用电容串、并联的方式来调整，也可用一个电容分压器来调整。
3、根据权利要求2所述的一种开关变压器分布电容所致干扰的抑制电路，其特征在于，其中所述的电容分压器，可以并联在较低电压线圈两端，也可以并联在较高电压线圈两端。
4、根据权利要求1所述的一种开关变压器分布电容所致干扰的抑制电路，其特征在于所述的电容器(Cc)采用安全电容。
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