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適用于電表反干擾隔離反激式電源

（2024年11月23日更新）

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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磁鐵。此外，磁場會破壞功率變換器，阻礙電表準確監測功耗的能力。磁鐵很容易使電表失效，因為通常的防干擾方案無法檢測到。目前還沒有準確的數字來估計這樣竊取了多少電，但行業專家認為這個問題不容低估，值得預防。

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計。本文最后討論了抗磁干擾電源與傳統設計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排列的磁極對，可自發重新排列）是潛在干擾的來源，通常需要重新設計變壓器。開關模式變壓器采用鐵氧體芯材料。當暴露在強磁場中時，亞鐵磁體材料的晶極排列會發生變化。在電源變壓器中，這可能會對變壓器（和電源）的性能產生連鎖影響：

1.外部磁場的存在削弱了鐵氧體磁芯的內部場

2.通量密度β降低

3.減少總磁通量，從而減少初級電感

4.如果外部磁場足夠強，電感將完全減少，電源將進入自動重啟狀態，直到源將進入自動重啟狀態，當開關電流上升到沒有設置初級限流點的電路中，開關故障的可能性非常高。

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

圖1 使用設計得當的變壓器，這種反激電源在外部磁場下繼續正常工作

該設計采用LinkSwitch-XT2900V產品系列的LNK3696P設計而成。LNK3696PIC內部集成了900V功率MOSFET、振蕩器，簡單ON/OFF控制模式、高壓開關電流源、頻率調制、循環限流和熱關斷，可實現元件數量很少的電源方案。

由于ON/OFF在每個開關周期個開關周期前檢查輸出。如果輸出降至閾值以下，則啟動開關周期。如果輸出在限值范圍內，則跳過開關周期。在每個開關周期中，當電流超過預設限值時，監測開關電流，終止開關脈沖。因此，每個開關周期的長度相同，向負載傳輸的總能量也是固定的

（圖2）。

圖2 當輸出電壓降至設定限值以下時，輸出功率將由反饋引腳提供(VEN)測量。短路時，電壓將保持低電平，每個時鐘周期都需要能量。如果連續開關要求過多，將觸發保護重啟，從而減少能量輸出。

它的輕載效率高于傳統，因為它只需要開關PWM驅動器。

ON/OFF由于該設計是一個非線性系統，因此控制模式不需要環路補償。

啟動和工作時的功率直接來自漏極引腳，無需使用偏置繞組和相關電路。在100%負載下，當有害磁場應用于傳統設計的變壓器時，LinkSwitch-XT自動重啟狀態通過以下過程強制進入：

1.外部磁場導致初級電感下降50%(1338)μH)

2.隨著電感的降低，磁芯在每個開關周期中儲存的能量越來越少

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

4.全頻的一長串連續循環被視為輸出短路，然后啟動保護性自動重啟。電源無法正常開關-重復重啟。

為防止外部磁場自動重啟，初始初級電感需要從1338開始μH翻倍至2676μH。由于上述亞鐵磁效應的存在，施加外部磁場可將電感降低50%至1338μH。憑借1338μH在不進入自動重啟狀態的情況下，電感可以啟動并支持100%的負載。

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元件屏障效果。

測試方法

圖3 所示為DER-711電路板實例 - 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面或頂部移動到變壓器。在這里描述的測試中，為3451高斯.35mm方形N35級釹鐵硼Nordic代理(NdFeB)磁鐵放置在變壓器芯旁邊，以制造至少50%的初級電感的最差情況(圖4)。在這種測試條件下，電源可以負載100%和75%VAC啟動輸入電壓(也是最差情況)。