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干擾電表非常簡單，只需在電源變壓器附近放置一塊強(qiáng)磁鐵。此外，磁場會(huì)破壞功率變換器，阻礙電表準(zhǔn)確監(jiān)測功耗的能力。磁鐵很容易使電表失效，因?yàn)橥ǔ５姆栏蓴_方案無法檢測到。目前還沒有準(zhǔn)確的數(shù)字來估計(jì)這樣竊取了多少電，但行業(yè)專家認(rèn)為這個(gè)問題不容低估，值得預(yù)防。

本文簡要回顧了反磁干擾背后的物理原理，介紹了雙輸出隔離反磁干擾電源的設(shè)計(jì)。本文最后討論了抗磁干擾電源與傳統(tǒng)設(shè)計(jì)電源之間的測試和性能比較。

亞鐵磁體和磁鐵

變壓器鐵氧體芯的亞鐵磁性（鐵氧體具有晶體隨機(jī)排列的磁極對(duì)，可自發(fā)重新排列）是潛在干擾的來源，通常需要重新設(shè)計(jì)變壓器。開關(guān)模式變壓器采用鐵氧體芯材料。當(dāng)暴露在強(qiáng)磁場中時(shí)，亞鐵磁體材料的晶極排列會(huì)發(fā)生變化。在電源變壓器中，這可能會(huì)對(duì)變壓器（和電源）的性能產(chǎn)生連鎖影響：

1.外部磁場的存在削弱了鐵氧體磁芯的內(nèi)部場

2.通量密度β降低

3.減少總磁通量，從而減少初級(jí)電感

4.如果外部磁場足夠強(qiáng)，電感將完全減少，電源將進(jìn)入自動(dòng)重啟狀態(tài)，直到源將進(jìn)入自動(dòng)重啟狀態(tài)，當(dāng)開關(guān)電流上升到?jīng)]有設(shè)置初級(jí)限流點(diǎn)的電路中，開關(guān)故障的可能性非常高。

PowerIntegrations在85到350之間開發(fā)了一種防磁干擾、雙路輸出隔離反激電源VAC在輸入電壓范圍內(nèi)提供16.5VDC@300mA和16.5VDC@100mA輸出電流(圖1)。其設(shè)計(jì)點(diǎn)包括優(yōu)化變壓器以補(bǔ)償外部磁場的影響，以及元件的選擇和布局。

圖1 使用設(shè)計(jì)得當(dāng)?shù)淖儔浩鳎�這種反激電源在外部磁場下繼續(xù)正常工作

該設(shè)計(jì)采用LinkSwitch-XT2900V產(chǎn)品系列的LNK3696P設(shè)計(jì)而成。LNK3696PIC內(nèi)部集成了900V功率MOSFET、振蕩器，簡單ON/OFF控制模式、高壓開關(guān)電流源、頻率調(diào)制、循環(huán)限流和熱關(guān)斷，可實(shí)現(xiàn)元件數(shù)量很少的電源方案。

由于ON/OFF在每個(gè)開關(guān)周期個(gè)開關(guān)周期前檢查輸出。如果輸出降至閾值以下，則啟動(dòng)開關(guān)周期。如果輸出在限值范圍內(nèi)，則跳過開關(guān)周期。在每個(gè)開關(guān)周期中，當(dāng)電流超過預(yù)設(shè)限值時(shí)，監(jiān)測開關(guān)電流，終止開關(guān)脈沖。因此，每個(gè)開關(guān)周期的長度相同，向負(fù)載傳輸?shù)目偰芰恳彩枪潭ǖ?/p>

（圖2）。

圖2 當(dāng)輸出電壓降至設(shè)定限值以下時(shí)，輸出功率將由反饋引腳提供(VEN)測量。短路時(shí)，電壓將保持低電平，每個(gè)時(shí)鐘周期都需要能量。如果連續(xù)開關(guān)要求過多，將觸發(fā)保護(hù)重啟，從而減少能量輸出。

它的輕載效率高于傳統(tǒng)，因?yàn)樗�只需要開關(guān)PWM驅(qū)動(dòng)器。

ON/OFF由于該設(shè)計(jì)是一個(gè)非線性系統(tǒng)，因此控制模式不需要環(huán)路補(bǔ)償。

啟動(dòng)和工作時(shí)的功率直接來自漏極引腳，無需使用偏置繞組和相關(guān)電路。在100%負(fù)載下，當(dāng)有害磁場應(yīng)用于傳統(tǒng)設(shè)計(jì)的變壓器時(shí)，LinkSwitch-XT自動(dòng)重啟狀態(tài)通過以下過程強(qiáng)制進(jìn)入：

1.外部磁場導(dǎo)致初級(jí)電感下降50%(1338)μH)

2.隨著電感的降低，磁芯在每個(gè)開關(guān)周期中儲(chǔ)存的能量越來越少

3.為了繼續(xù)支持100%的功率，控制器增加了額外的開關(guān)周期，以更頻繁地提供更少的能量

4.全頻的一長串連續(xù)循環(huán)被視為輸出短路，然后啟動(dòng)保護(hù)性自動(dòng)重啟。電源無法正常開關(guān)-重復(fù)重啟。

為防止外部磁場自動(dòng)重啟，初始初級(jí)電感需要從1338開始μH翻倍至2676μH。由于上述亞鐵磁效應(yīng)的存在，施加外部磁場可將電感降低50%至1338μH。憑借1338μH在不進(jìn)入自動(dòng)重啟狀態(tài)的情況下，電感可以啟動(dòng)并支持100%的負(fù)載。

組件的選擇和布局

元件的選擇和放置也有助于提高抗磁干擾能力。高元件(如大電容器)，以防止任何磁鐵離變壓器太近Y電容和輸出電容)位于變壓器周圍，形成屏障(圖3)。使用扁平骨架也可以增強(qiáng)元件屏障 效果。

測試方法

圖3 所示為DER-711電路板實(shí)例 - 將高元件放置在變壓器周圍，可以最大限度地防止任何外部磁鐵接近變壓器

在測試過程中使用的磁鐵可以從側(cè)面或頂部移動(dòng)到變壓器。在這里描述的測試中，為3451高斯.35mm方形N35級(jí)釹鐵硼Nordic代理(NdFeB)磁鐵放置在變壓器芯旁邊，以制造至少50%的初級(jí)電感的最差情況(圖4)。在這種測試條件下，電源可以負(fù)載100%和75%VAC啟動(dòng)輸入電壓(也是最差情況)。

圖4 3451高斯磁鐵DER-711PCB磁鐵直接放置在磁芯旁邊(紅框中的銀元件)

比較測試結(jié)果和性能

在設(shè)計(jì)抗磁干擾電源時(shí)，需要考慮更高的電磁干擾(EMI)、啟動(dòng)時(shí)間長，功率變化效率低，可能產(chǎn)生音頻噪聲。將磁鐵放置在磁芯上會(huì)降低標(biāo)準(zhǔn)要求EMI耐磁干擾電源設(shè)計(jì)需要更大的量EMI裕量。DER-711設(shè)計(jì)具有>6dB的傳導(dǎo)EMI裕量。

如上所述，當(dāng)外部磁場放置在磁芯附近時(shí)，電感會(huì)降低，導(dǎo)致開關(guān)頻率增加。漏極電壓的放松振蕩頻率也會(huì)相應(yīng)增加。需要使用屏蔽繞組和適當(dāng)?shù)妮斎霝V波器來控制放松振鈴EMI增大。除EMI除了因素，當(dāng)磁鐵在鐵芯上時(shí)，啟動(dòng)時(shí)間會(huì)更長，從9開始.68ms增加到15.84ms（圖5）。

VIN= 75VAC，Pout= 6.6W（100%負(fù)載）

CH2: 漏極電流：250mA/格，4ms/格

CH4: _1:10V/ 4 ms/tSTART-UP=15.84ms

VIN=75VAC，Pout=6.6W（100%負(fù)載）

CH2: 漏極電流：400mA/格，4ms/格

CH4: _1:10V/ 4 ms/tSTART-UP=9.68ms

圖5 外部磁場存在時(shí)，啟動(dòng)時(shí)間為9.68ms增加到15.84ms，增加了大約6ms

在磁鐵直接靠近變壓器的極端情況下，系統(tǒng)效率的下降僅為4-6%(圖6)。IC滿載溫度僅增加16°C。若外加磁場強(qiáng)度較弱，則效率下降，相應(yīng)溫升較小。

圖6 在最壞情況下，將磁鐵放置在變壓器旁邊，效率僅降低4-6%

本設(shè)計(jì)最大磁通密度為2650高斯，明顯高于LinkSwitch-XT2設(shè)計(jì)中最大推薦的1500高斯。因此，滿載時(shí)開關(guān)頻率會(huì)降低，可能足以進(jìn)入音頻噪聲范圍。這通常不是電表應(yīng)用中電源的缺點(diǎn)。

總結(jié)

最小的設(shè)計(jì)折衷是為電表設(shè)計(jì)一種抗磁干擾的隔離反激電源。設(shè)計(jì)要點(diǎn)是增加初級(jí)電感，以確保電源在外部磁干擾的情況下有足夠的充足，以保持滿載和連續(xù)工作。同時(shí)，扁平變壓器骨架也可以用來將高部件放置在變壓器周圍，形成屏障，最大限度地防止外部磁鐵靠近變壓器，這也是一種有用的設(shè)計(jì)策略。