适用于电表反干扰隔离反激式电源

适用于电表反干扰隔离反激式电源

（2024年12月21日更新）

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干扰电表非常简单，只需在电源变压器附近放置一块强磁铁。此外，磁场会破坏功率变换器，阻碍电表准确监测功耗的能力。磁铁很容易使电表失效，因为通常的防干扰方案无法检测到。目前还没有准确的数字来估计这样窃取了多少电，但行业专家认为这个问题不容低估，值得预防。

本文简要回顾了反磁干扰背后的物理原理，介绍了双输出隔离反磁干扰电源的设计。本文最后讨论了抗磁干扰电源与传统设计电源之间的测试和性能比较。

亚铁磁体和磁铁

变压器铁氧体芯的亚铁磁性（铁氧体具有晶体随机排列的磁极对，可自发重新排列）是潜在干扰的来源，通常需要重新设计变压器。开关模式变压器采用铁氧体芯材料。当暴露在强磁场中时，亚铁磁体材料的晶极排列会发生变化。在电源变压器中，这可能会对变压器（和电源）的性能产生连锁影响：

1.外部磁场的存在削弱了铁氧体磁芯的内部场

2.通量密度β降低

3.减少总磁通量，从而减少初级电感

4.如果外部磁场足够强，电感将完全减少，电源将进入自动重启状态，直到源将进入自动重启状态，当开关电流上升到没有设置初级限流点的电路中，开关故障的可能性非常高。

PowerIntegrations在85到350之间开发了一种防磁干扰、双路输出隔离反激电源VAC在输入电压范围内提供16.5VDC@300mA和16.5VDC@100mA输出电流(图1)。其设计点包括优化变压器以补偿外部磁场的影响，以及元件的选择和布局。

图1 使用设计得当的变压器，这种反激电源在外部磁场下继续正常工作

该设计采用LinkSwitch-XT2900V产品系列的LNK3696P设计而成。LNK3696PIC内部集成了900V功率MOSFET、振荡器，简单ON/OFF控制模式、高压开关电流源、频率调制、循环限流和热关断，可实现元件数量很少的电源方案。

由于ON/OFF在每个开关周期个开关周期前检查输出。如果输出降至阈值以下，则启动开关周期。如果输出在限值范围内，则跳过开关周期。在每个开关周期中，当电流超过预设限值时，监测开关电流，终止开关脉冲。因此，每个开关周期的长度相同，向负载传输的总能量也是固定的

（图2）。

图2 当输出电压降至设定限值以下时，输出功率将由反馈引脚提供(VEN)测量。短路时，电压将保持低电平，每个时钟周期都需要能量。如果连续开关要求过多，将触发保护重启，从而减少能量输出。

它的轻载效率高于传统，因为它只需要开关PWM驱动器。

ON/OFF由于该设计是一个非线性系统，因此控制模式不需要环路补偿。

启动和工作时的功率直接来自漏极引脚，无需使用偏置绕组和相关电路。在100%负载下，当有害磁场应用于传统设计的变压器时，LinkSwitch-XT自动重启状态通过以下过程强制进入：

1.外部磁场导致初级电感下降50%(1338)μH)

2.随着电感的降低，磁芯在每个开关周期中储存的能量越来越少

3.为了继续支持100%的功率，控制器增加了额外的开关周期，以更频繁地提供更少的能量

4.全频的一长串连续循环被视为输出短路，然后启动保护性自动重启。电源无法正常开关-重复重启。

为防止外部磁场自动重启，初始初级电感需要从1338开始μH翻倍至2676μH。由于上述亚铁磁效应的存在，施加外部磁场可将电感降低50%至1338μH。凭借1338μH在不进入自动重启状态的情况下，电感可以启动并支持100%的负载。

组件的选择和布局

元件的选择和放置也有助于提高抗磁干扰能力。高元件(如大电容器)，以防止任何磁铁离变压器太近Y电容和输出电容)位于变压器周围，形成屏障(图3)。使用扁平骨架也可以增强元件屏障效果。

测试方法

图3 所示为DER-711电路板实例 - 将高元件放置在变压器周围，可以最大限度地防止任何外部磁铁接近变压器

在测试过程中使用的磁铁可以从侧面或顶部移动到变压器。在这里描述的测试中，为3451高斯.35mm方形N35级钕铁硼Nordic代理(NdFeB)磁铁放置在变压器芯旁边，以制造至少50%的初级电感的最差情况(图4)。在这种测试条件下，电源可以负载100%和75%VAC启动输入电压(也是最差情况)。