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发表于 2009-9-7 13:08:17
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这两种情况的任意一种,包括电容器和AC线的LG产品都会产生震荡条件直到电容器的充电变得与线路电压频率同步。作为与线路相连的简单电抗载荷,由于阻抗的缘故,电容器产生有倾向性的电源因素校正影响。
通讯障碍
经常可以见到AC线上的电压波形,它们与从波形上去除的一、二障碍同时存在。任何地方都会产生这种障碍,且是按时间顷序从开始时间一直持续下去。它们被称为通讯障碍,一般是由瞬间的短路引起的,己控制的整流器会在一个打开而另一个被关闭之间位于AC线的中间。有了SCR,即相位转换开关后,易看到障碍沿著X轴波动,它们一般位于GBEMA曲线上和辅助循环区的8.33毫秒线的左边。
电波上的若干零十字
在电容器的衰减震荡现象中,零度电压曲线会与该现象的震荡部分或和谐电压有若干交叉点。如果在深层障碍边缘存在震荡,并与零度电压线相交时也会发生这种现象。在这两种情况中,结果都会产生多个电压零十字,对任何依靠60Hz曲线电压的零十字点进行计时或SCR整流的电器产品都会产生严重影响。
有些SGR的灯光控制系统会受到此类问题的严重影响。如果依靠电压波形计算零十字的数字表或计时器在60Hz电路上每180度会得到不止一个电压零十字时,速度就会加快!
和谐电压波形失真
利用非线性承载,如各种整流器电源(线性和SMPS),电流在相关的频率中从120伏交流电源线流到60HZ。一般而言,所有电流都是以脉;中形式在90度到270度之间运行,以避免沿著所给电压波形线性流动。常见的用于SMPS的输入电流波型。
该波形包括一个高峰电流,在受其影响的电路上,有大幅度电压降、穿过AC电源电路的阻抗包括接线,电源变压器阻抗、震荡器绕阻或其他AG电源的内部阻抗。出于考虑和兴所趣所致,上述阻抗可由用于暂时AC电源系统的灵活的电源线设备大量提供。如果长分支电路同扩展电线连起来运用的话,则又是一个新发现!在非线性载荷和AC电源之间,放置一个电源调制设备,如电线电压调制器,有时会使情况更糟,因为常用的电源调制设备通常有许多内电阻,而内电阻会直接增加电压波形的失真问题。常见的非线性承载,如与120伏交流电相连的SMPS就要求基本频率电流与和谐电流两者都达到第19(19HZx60HZ或1,140H2)o多数情况下,电流来自奇数谐波中(3,5,7,9..….),而且是由低到高顺序(特别是第三、第五、第七谐波)。
一旦非线性承载(如整流器)需要从AC电源电路中获得和谐电流,就会出现电压下降,并在系列连路中穿过各种阻抗。这样,如果所给数量的第三谐波电流在上流电路中下降10伏,则这种情况会被认为是从10伏180Hz用数学方法增加到120伏肋Hz基波电压。
从这种现象中观察到的电压波形会出现高峰和低谷,或称为驼峰电压,这取决于人们是怎样描述该失真现象的。与AMP的基波电流的60HZ频率相比,电流通路中1A180Hz(第三谐波)的电感电阻(XL=2fL)总量会使电压下降3倍,这个关系也适用于更高层次的谐波电流系统,因为电感电阻是随著频率的增加而按比例增加的。
注意:和谐的失真电压波形所拥有的总面积没有不失真的正弦波所拥有的总面积多,而且其高峰电压也更低。这对于相连的线性电源来说,问题比SMPS的设计更多。前者损失了固定空间,越运行越热,因为作为低压现象,在输出时,相连的线性电源会做出相应的反应。而SMPS有较多的可利用空间,以后会为90度、—270度的主能量存储电容器简单地用一个更高的高峰充电电流来补偿。有了足够的失真,两个电源最终都会失去固定空间,但线性电源总是先行,而且稍多点。
一项重要建议:如果想在没有携带正弦波形的AC电源导体上测量电压或电流,那么只能使用真正有效的仪器。常见的模拟或数字电流或V表并非真正的有效仪器,但是一般的测量仪(有效校准设备)。换而言之,正是全波整流的DC仪器才标有到度,可在纯正弦波上精确到有效的O.707值。在谐波典型的失真波形上,这种仪器读不出曲线下部地区的精确值,其读数结果会误差50%左右。
换而言之,在这样的仪器上,20A的有效电流可能会被读做10A左右的值。这样会令使用者误以为:电路没有严重载荷。电压波形上会发生同样的问题,使用者会误以为:AC线电压太低,需要提高,当然包括电压和电流的计算,这种情况也有弄错的时候。
常见SMPS和线性电源上的倾斜影响
研究CBEMA曲线的另一种方式是确认在丫轴上和8.33毫秒点左边区域100%线以下的面积,把它作为缺少优质能量储备的地区。在常见的SMPS输入中,过滤电容器发生了作用。在设计良好的SMPS单元中,这是相对较大的电容器,来自全波桥式整流器,直接穿过AC线输入。
这个电容器已充满了电,几乎达到AC线的高峰线路电压(169伏直流电,在120伏交流电线上),并能储存大量电能(Q=CE),可在电源中通过提取,比在SMPS中用逻辑电压固定电路更优越些。因此,这就象个飞轮,一旦发动机启动,机器就会一直运转下去。
但是,劣质的SMPS电源或良于的但却过分承载的电源都容易缺少存储能量,在主输入电容器上,一旦AC线电压下降就必须为倾斜现象的持续提供再充电电流。在SMPS中,该点被描述为:当用于SMPS输出的全波整流器上时,高峰AC或者小于那个半环上的电流的电压电平。
因为线性AC—DC电源操作来自输入下降变压器上的低压状态下的所有过滤电容器。
电容器所充的电压与线性电压调整器持续工作所充的电压两者差别不大。人们把这个差别称为“空间”。这两种设计之间没有什么对比——所以这场竞赛持续了下来,且SMPS成了赢家。
由于Q=CE,所以对于同样尺寸的电容器来说,120伏AC线在17幅峰电压时的有效存储能量的总量要比25伏AC辅助变压器40高峰电压时的存储能量大得多。而且,想一下,除了在240伏AC输入时能可以操做之外,和120伏AC输入单元相同的SMPS中又能储存多少能量呢?
再说地SMPS中,电容器还直接连在整流器的输入上!有了线性设计,二者就没有区别了,因为降压变压器的辅助电压也不会改变,只有基础电压会变;因此结果就是空间没有改变。
在模拟电源的DC输入和同样输出比率的SMPS上。线性电压倾斜与SMPS的联系甚少,对比一下它们相同的电源输出比率和线性AC—DC电源即可明了。数码差异与输出比率相同的线性电源相比,性能更好,价格更低,音量更小,SMPS重量更轻。只有当线性电源与其所支持的商品相比,供应不足,成本更高,体积和重量都变大时,才能与它们相竞争!
多数AC电源研究(IBM、Bell等)己确认了AC线电压倾斜现象,这己不足为怪,而且电子、计算机使用者根据经验都把它作为最平常的电源质量问题。尽管忽略了如倾斜现象这样的AC线电源问题之后,人们都认为SMPS数码电器要比模拟电器好,但是仍有一点点倾斜现象会导致性能故障。
常见SMPS与线性电源的膨胀效果
膨胀是向SMPS输入时产生的,其结果可预见为:它尽全力结全波整流器充实电后,再给输入能量储存电容器充电。在普通的SMPS中,这是个相当大的数目,所以这个努力并不象看上去的那么容易。此处包含一个RLC连续时间,它不仅包括电容器,还包括膨胀到达的整个上流有线系统的电抗和电阻。
所以,很难充满电容器;相反,它只是引入现有的、并把它储存以备后用。如果这能产生比线性高峰更高的电压,那么电容器就不会简单地在下一个半圈上接受任何新电荷,直到一些SMPS插入载荷之后的半圈已经把电容器的电压消耗到低于AC线高峰电压以下之后才开始接收新电荷。
SMPS电源的变压器是高频(一般为几万赫)开关电路,涉及到关闭与饱和设备的交替,其能量来自主输入能量存储电容器。辅助变压转换器是全波整流,用于给辅助能量存储电容器在接近连接载荷使用的电压处充电。通过脉冲宽规定的变压器(控制其工作循环),我们可以在这个电容器上控制充电电平。
即使主输入能量存储电容器在穿过终端时可能有大量电压变化,最终在变压器服务的辅助能量存储电容器上也会得到一个稳定的电压G注意/不论何时穿过辅助能量存储电容器,出现电压太大时,变压器都会’被脉冲宽带规定电路临时切断。这就是在SMPS的某些部位设置了自动保护措施,避免输入线到达载荷而产生超压干扰,效果很好。
使用线性电源时,膨胀会使输入转换器的低压辅助主能量存储电容器充电过多,而由它供电的线性电压调节器电路又不能承受过量电压,所以就会对服务载荷失去调节功能,结果电源输出的DC电压太多,不能扰乱或破坏相连的载荷。另外一点,调节电路本身会受损。DC电平消弧电路有时是唯一能保护它避免出现这类问题的方法,但这不是—个好方法,特别是它不会自动调节,而需要由电磁干扰来触发。
其它影响
因为几乎各种脉冲和震荡现象包含的频率元件都比经常出现的倾斜或膨胀的频率高,所以它们可以影响由EMI效果而产生的附加电源。
经常出现的问题均涉及到AC线已扩展的电子干扰,一般包括提供不需要的输出、输入(和与之相连的较高的电平电路)藕合电源设计。当涉及高达几万或几千赫的频率,而少量散逸电抗又能形成重要电路间的藕合时,上述情况尤为真实。电源内的一般问题涉及的是安装点,与e-field相反,因为电流相对较高,电路阻抗和电压又相对较低,这样,多数问题都涉及散射磁场及有线装置和PC板扫描点的路线等方面。
关于EMI抗扰度问题,SMPS的成功经验已广为人知,因为在其电路中它就是丰富的EMI发电机。这样,SMPS必须据EMl和电磁兼容点进行良好设计,否则,它不会起作用,或者对它正在使用的电器设备产生干扰,使它免于自己中毒,具有抗外用EMI的理想效果,如在与之相连的AC电源线上。这种情况与常见的线性电源不一样,常见的线性电源本身是很安静的,通常不是按EMI抗点来设计的。
现举例来说明。经常是:某项电路设备内拥有线性电源,而它同时又受到AC线EMl问题的影响,所以把与载荷兼容的一可切断电源(UPS)置于载荷和受损AC线之间。这种变化一般是能够解决问题的,但它又是怎样解决的呢?
其实很简单。就是在“受害”电路中把SMPS放在AG电线和线性电源之间。而且除了UPS之外,AC电源UPS和电器中的电器中的SMPS之间真正差异是高电源,而没有整流过的变压器输出给载荷提供的是60HZ电源而非DC电源。UPS电池和SMPS主输入能量存储电容器之间的相同之处显而易见,此处不再赘述。
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