CN119519409A - 电磁干扰抑制方法 - Google Patents

Abstract

本案为一种电磁干扰抑制方法，应用于包含第一及第二转换电路的电源供应器中，第一转换电路接收输入电压，并输出第一输出电压，第二转换电路接收第一输出电压，并输出负载电流，该方法包含:于第一转换电路接收的输入电压为直流电压时，执行电磁干扰抑制动作；以及在电磁干扰抑制动作下，判断负载电流是否大于预设电流及是否小于电流上限，于负载电流大于预设电流且小于电流上限时，控制第一输出电压为变动，且控制第一输出电压的峰对峰值在不同负载电流下不为零。

Description

电磁干扰抑制方法

技术领域

本案为一种电源供应器领域，尤指一种电磁干扰抑制方法。

背景技术

随着资讯产业的快速发展，电源供应器已扮演着不可或缺的角色。电源供应器所接收的输入电压分为交流电和直流电。另外，电源供应器一般可分为两个级别，即第一转换电路及第二转换电路，其中第二转换电路可例如为谐振式转换电路。

当第一转换电路接收交流电能时，第一转换电路的输出电压具有两倍频市电压特性。为谐振式转换电路的第二转换电路为了调节第一转换电路的输出电压，谐振式转换电路的切换频率在额定功率下约±6kHz的变化，这种频率变动类似频率抖动(frequencyGitter)的特性，这样的特性可以使第二转换电路产生的电磁干扰的频率平均分散在±6kHz范围(<150kHz)，以及两倍频约±12kHz范围(>150kHz)，故能够获得较好的电磁干扰抑制特性。

然而，当第一转换电路接收直流电能时，第一转换电路的输出电压中不再出现两倍频市电压。对应地第二转换电路的切换频率便仅以±0.2kHz的小幅度变化。由于这种频率变动量很小，因此第二转换电路所产生的电磁干扰的频率会集中于当下的切换频率的N倍(N＝1,2,3....)，如此一来，由于没有频率抖动的特性，因此当第一转换电路接收直流电能时，电源供应器的电磁干扰抑制效果极差。

因此，实有必要发展一种电磁干扰抑制方法，以解决现有技术所面临的问题。

发明内容

本案的目的在于提供一种电磁干扰抑制方法，以解决传统电源供应器在接收直流输入电压时，电源供应器的电磁干扰抑制效果极差的缺失。

为达上述目的，本案的一较佳实施例为一种电磁干扰抑制方法，应用于至少一电源供应器中，每一电源供应器包含第一转换电路及第二转换电路，第一转换电路接收输入电压，并输出第一输出电压及输出电流，第二转换电路以频率调变进行控制，且接收第一输出电压及输出电流，并输出负载电流及第二输出电压，电磁干扰抑制方法包含:于至少一电源供应器的第一转换电路接收的输入电压为直流电压时，至少一电源供应器执行电磁干扰抑制动作；以及在电磁干扰抑制动作下，判断负载电流是否大于预设电流及是否小于电流上限，且于判断结果为负载电流小于预设电流或大于电流上限时，控制第一输出电压为固定，于负载电流大于预设电流且小于电流上限时，控制第一输出电压为变动，且控制第一输出电压的峰对峰值在不同负载电流下不为零。

为达上述目的，本案的另一较佳实施例为一种电磁干扰抑制方法，应用于至少一电源供应器中，每一电源供应器包含第一转换电路及第二转换电路，第一转换电路接收输入电压，并输出第一输出电压及输出电流，第二转换电路以频率调变进行控制，且接收第一输出电压及输出电流，并输出负载电流及第二输出电压，电磁干扰抑制方法包含:于至少一电源供应器的第一转换电路接收的输入电压为直流电压时，至少电源供应器执行电磁干扰抑制动作；以及在电磁干扰抑制动作下，判断负载电流是否大于预设电流及是否小于电流上限，于负载电流大于预设电流且小于电流上限时，控制第一输出电压为变动，且控制第一输出电压的峰对峰值在不同负载电流下不为零。

附图说明

图1为本案较佳实施例的电磁干扰抑制方法的步骤流程图；

图2为图1所示的电磁干扰抑制方法所应用的电源供应器的结构示意图；

图3为图1所示的电磁干扰抑制方法在控制第一输出电压为变动，且第一输出电压的峰对峰值在不同负载下为固定时，电源供应器的特性曲线图；

图4为图1所示的电磁干扰抑制方法在控制第一输出电压为变动，且第一输出电压的峰对峰值随不同负载电流而线性改变的特性曲线图；

图5为图2所示的电源供应器的个数在多个情况下时的连接示意图；

图6为让多个电源供应器的多个第一转换电路所输出的多个第一输出电压存在相位差时的电压、电流时序示意图；

图7为未让多个电源供应器的多个第一转换电路所输出的多个第一输出电压存在相位差及让多个电源供应器的多个第一转换电路所输出的多个第一输出电压存在相位差时，电源供应器的电压、电流时序示意图。

附图标号说明

1:电源供应器

2:第一转换电路

3:第二转换电路

Vin:输入电压

Vo1:第一输出电压

Io:输出电流

IL:负载电流

IL_stop:预设电流

IL_max:电流上限

Vo2:第二输出电压

4:第一控制器

5:第二控制器

S1～S2:电磁干扰抑制方法的步骤

Vo1_ref:电压参考值

△Vo1:峰对峰值

△fsw:变化量

具体实施方式

体现本案特征与优点的一些典型实施例将在后段的说明中详细叙述。应理解的是本案能够在不同的实施例上具有各种的变化，其皆不脱离本案的范围，且其中的说明及附图在本质上当作说明之用，而非用于限制本案。

请参阅图1、图2、图3及图4，其中图1为本案较佳实施例的电磁干扰抑制方法的步骤流程图，图2为图1所示的电磁干扰抑制方法所应用的电源供应器的结构示意图，图3为图1所示的电磁干扰抑制方法在控制第一输出电压为变动，且第一输出电压的峰对峰值在不同负载下为固定时，电源供应器的特性曲线图，图4为图1所示的电磁干扰抑制方法在控制第一输出电压为变动，且第一输出电压的峰对峰值随不同负载电流而线性改变的特性曲线图。本实施例的电磁干扰抑制方法可应用于如图2所示的电源供应器1中，其中电源供应器1包含第一转换电路2及第二转换电路3。第一转换电路2接收输入电压Vin，并输出第一输出电压Vo1及输出电流Io，第二转换电路3以频率调变进行控制，且接收第一输出电压Vo1及输出电流Io，并输出负载电流IL及第二输出电压Vo2。由上可知，第一转换电路2所输出的第一输出电压Vo1及输出电流Io即为第二转换电路3所接收的输入电压及输入电流。

请参阅图5，其为图2所示的电源供应器的个数在多个情况下时的连接示意图。本案所提及的电磁干扰抑制方法可不只应用于如图2所示的单一电源供应器1中，亦可应用于多个电源供应器1中，其中多个电源供应器1的输入端并联电连接，即多个电源供应器1的多个第一转换电路2的输入端并联连接。另外，多个电源供应器1的输出端为并联电连接，即多个电源供应器1的多个第二转换电路3的输出端为并联连接。

于一些实施例中，第一转换电路2可为但不限于升压电路或降压电路，第二转换电路3可为谐振式转换电路，例如LLC谐振式转换电路或LCL谐振式转换电路等。另外，电源供应器1还包含第一控制器4及第二控制器5，第一控制器4用以控制第一转换电路2的运作，第二控制器5用以控制第二转换电路3的运作，且第一控制器4及第二控制器5彼此相通讯。

本实施例的电磁干扰抑制方法包含步骤如下。步骤S1，于电源供应器1的第一转换电路2接收的输入电压Vin为直流电压时，至少一电源供应器1执行电磁干扰抑制动作。由于在输入电压Vin为交流电压时，电源供应器1的第二转换电路3具有良好的电磁干扰抑制效果，因此本案的电磁干扰抑制方法的电磁干扰抑制动作会于输入电压Vin为直流电压时执行。

步骤S2，在电磁干扰抑制动作下，判断负载电流IL是否大于预设电流IL_stop及是否小于电流上限IL_max，且于判断结果为负载电流IL小于预设电流IL_stop或大于电流上限IL_max时，控制第一输出电压Vo1为固定，即第一输出电压Vo1的峰对峰值△Vo1为零(即第一输出电压Vo1等于电压参考值Vo1_ref)，于负载电流IL大于预设电流IL_stop且小于电流上限IL_max时，控制第一输出电压Vo1为变动，且控制第一输出电压Vo1的峰对峰值在不同负载电流IL下不为零。于一些实施例中，在步骤S2中，于负载电流IL大于预设电流IL_stop且小于电流上限IL_max时，可控制第一输出电压Vo1的峰对峰值△Vo1在不同负载电流IL下为固定，或控制第一输出电压Vo1的峰对峰值△Vo1随不同负载电流IL而线性改变。值得一提，本案所指第一输出电压Vo1的峰对峰值△Vo1为零是指理想情况下为零，然实际应用时，因第一转换电路2为切换式电源转换电路，故第一输出电压Vo1即便控制在固定输出值时亦会存在微小涟波，此微小涟波在此忽略不考虑。

以下将针对本案的电磁干扰抑制方法的原理及步骤S2进一步说明。当输入电压Vin为直流电压时，本案通过控制第一转换电路2的第一输出电压Vo1为变动来调节第二转换电路3所接收的输入电压。当负载(即负载电流IL)增加时，本案增加控制第一输出电压Vo1，而在负载减少时，本案则降低控制第一输出电压Vo1。更进一步说明，第一转换电路2的第一输出电压Vo1连接到第二转换电路3的输入。由于第二转换电路3以频率调变进行控制，且第二转换电路3所接收的输入电压(即第一输出电压Vo1)受到变化的影响，为了调整第二输出电压Vo2为定值，第二转换电路3会相应地改变其切换频率fsw。如果第一输出电压Vo1的变动量较大，则切换频率fsw的变化也较大。相反，如果第一输出电压Vo1的变动量较小，则切换频率fsw的变化也较小。

此外，在任何转换电路的电磁干扰特性中(包括谐振转换电路)，可以观察到以下情况，即当负载增加时，转换电路产生的N阶谐波能量也随之增加。相反地，当负载减少时，转换电路产生的N阶谐波能量则减少。

这种物理特性在电磁干扰规范的限制可知。当负载增加时，产生的谐波能量会越接近最大限制值；反之，当负载减少时，产生的谐波能量则会远离最大限制值。由此，本案利用第一转换电路2输出的第一输出电压Vo1和第二转换电路3的电磁干扰特性，根据不同的负载状况，调整第一转换电路2输出的第一输出电压Vo1。当负载增加时，产生的谐波能量也会随之增加，为了符合规范限制，第一转换电路2输出的第一输出电压Vo1的变动量也会随之增加。反之，当负载减小时，产生的谐波能量也会减少，因此可以通过第一转换电路2输出的第一输出电压Vo1使其变动量变小或保持不变。

因此当步骤S2控制第一输出电压Vo1为变动，且第一输出电压Vo1的峰对峰值△Vo1在不同负载电流IL下为固定时，则如图3所示，电源供应器1存在三个操作区间，即第Ⅰ操作区间至第Ⅲ操作区间。第Ⅰ操作区间对应为负载电流IL小于预设电流IL_stop，其中预设电流IL_stop可等于电源供应器1产生的谐波能量在符合法规限制时的负载电流IL的最小值，而在第Ⅰ操作区间中，第一转换电路2输出的第一输出电压Vo1被控制为固定。第Ⅱ操作区间对应为负载电流IL大于预设电流IL_stop但小于电流上限IL_max，在第Ⅱ操作区间中，第一转换电路2输出的第一输出电压Vo1被控制为变动，且第一输出电压Vo1的峰对峰值△Vo1在不同负载电流IL下为固定。此外，对应于峰对峰值△Vo1在不同负载电流IL下为固定，故第二转换电路3切换频率fsw的变化量△fsw在不同负载电流IL下也为固定。第Ⅲ操作区间对应为负载电流IL大于电流上限IL_max，其中电流上限IL_max可为但不限于电源供应器1的最大额定输出电流，而在第Ⅲ操作区间中，第一转换电路2输出的第一输出电压Vo1被控制为固定。

另外，当步骤S2控制第一输出电压Vo1为变动，且第一输出电压Vo1的峰对峰值△Vo1随不同负载电流IL而线性改变时，则如图4所示，电源供应器1存在三个操作区间，即第Ⅰ操作区间至第Ⅲ操作区间，其中图4所示的第Ⅰ操作区间及第Ⅲ操作区间的执行条件及电源供应器1的控制方式相似于图3所示的第Ⅰ操作区间及第Ⅲ操作区间的执行条件及电源供应器1的控制方式，于此不再赘述。在图4中，第Ⅱ操作区间对应为负载电流IL大于预设电流IL_stop但小于电流上限IL_max，在第Ⅱ操作区间中，第一转换电路2输出的第一输出电压Vo1被控制为变动，且第一输出电压Vo1的峰对峰值△Vo1随不同负载电流IL而线性改变。此外，对应于峰对峰值△Vo1随不同负载电流IL而线性改变，故第二转换电路3切换频率fsw的变化量△fsw在不同负载电流IL也线性改变。此外，于一些实施例中，第一输出电压Vo1的峰对峰值△Vo1等于负载电流IL与预设电流IL_stop的相减后乘上固定值。

于上述内容可知，本案的电磁干扰抑制方法在电源供应器1的第一转换电路2接收的输入电压Vin为直流电压时，让电源供应器1执行电磁干扰抑制动作，以在负载电流IL大于预设电流IL_stop且小于电流上限IL_max时，控制第一输出电压Vo1为变动，且控制第一输出电压Vo1的峰对峰值△Vo1在不同负载电流IL下不为零，例如第一输出电压Vo1的峰对峰值△Vo1在不同负载电流IL下为固定，或第一输出电压Vo1的峰对峰值△Vo1随不同负载电流IL而线性改变，由此进行电磁干扰抑制，反之，当负载电流IL小于预设电流IL_stop或大于电流上限IL_max而无电磁干扰抑制需求时，则控制第一输出电压Vo1为固定，如此一来，可提升电源供应器1的电磁干扰抑制效果。

于一些实施例中，第二控制器5检测负载电流IL的大小，并将检测结果通知第一控制器4，使第一控制器4依据检测结果中的电压参考值Vo1_ref(图3或图4所示)控制第一转换电路2的第一输出电压Vo1。

请参阅图6，其为让两个电源供应器的两个第一转换电路所输出的两个第一输出电压存在相位差时，电源供应器的电压、电流时序示意图。于一些实施例中，当本案的电磁干扰抑制方法应用如图5所示的多个电源供应器1中，可通过例如外部控制器(未图示)或多个电源供应器1内部控制器之间的互相通讯等让多个电源供应器1的多个第一转换电路2所输出的多个第一输出电压Vo1变动量存在相位差，使多个第一转换电路2所输出的多个输出电流Io的电流涟波也存在相位差而相互抵消，如此一来，可避免多个电源供应器1并联连接时所加成的输出电流Io涟波过大问题。另外，多个电源供应器1的多个第一转换电路2所输出的多个第一输出电压Vo1的相位差为360°/N，N为电源供应器1的个数。如图6所示，当本案的电磁干扰抑制方法应用两个电源供应器1中时，则让两个电源供应器1的两个第一转换电路2所输出的两个第一输出电压Vo1(在图6中其中之一第一转换电路2所输出的第一输出电压标示为a，另一第一转换电路2所输出的第一输出电压标示为b)存在(360°/2)＝180°的相位差，使得两个第一转换电路2所输出的两个输出电流Io(在图6中其中之一第一转换电路2所输出的输出电流Io标示为a1，另一第一转换电路2所输出的输出电流Io标示为b1)也存在180°的相位差，因此两个输出电流Io的电流涟波会相互抵消(如图6中的Io总和(a1+b1))。

请参阅图7，其为未让多个电源供应器的多个第一转换电路所输出的多个第一输出电压存在相位差及让多个电源供应器的多个第一转换电路所输出的多个第一输出电压存在相位差时，电源供应器的电压、电流时序示意图。在图7中，是以两个并联连接的电源供应器1为例来示范性说明，其中A1为第一个电源供应器1的第一转换电路2所输出的输出电流Io的波形，A2为第二个电源供应器1的第一转换电路2所输出的输出电流Io的波形，A3为第一个电源供应器1的第一转换电路2所输出的第一输出电压Vo1的波形，A4为第二个电源供应器1的第一转换电路2所输出的第一输出电压Vo1的波形，A5为第一个电源供应器1的第一转换电路2所输出的输出电流Io及第二个电源供应器1的第一转换电路2所输出的输出电流Io两者总和后的波形，T为未让多个电源供应器的多个第一转换电路所输出的多个第一输出电压存在相位差及让多个电源供应器的多个第一转换电路所输出的多个第一输出电压存在相位差的判断点。由图7所示可知，当在T点以后，由于已让两个电源供应器1的两个第一转换电路2所输出两个第一输出电压Vo1存在180°相位差，故可使两个第一转换电路2所输出的两个输出电流Io的电流涟波相互抵消。

当然于其他实施例中，前述电磁干扰抑制方法的步骤S2可改为:在电磁干扰抑制动作下，判断负载电流IL是否大于预设电流IL_stop及是否小于电流上限IL_max，且于判断结果为负载电流IL大于预设电流IL_stop且小于电流上限IL_max时，控制第一输出电压Vo1为变动，且控制第一输出电压Vo1的峰对峰值在不同负载电流IL下不为零，例如控制第一输出电压Vo1的峰对峰值△Vo1在不同负载电流IL下为固定，或控制第一输出电压Vo1的峰对峰值△Vo1随不同负载电流IL而线性改变。

综上所述，本案提供一种电磁干扰抑制方法，电磁干扰抑制方法在电源供应器的第一转换电路接收的输入电压为直流电压时，让电源供应器执行电磁干扰抑制动作，以在负载电流大于预设电流且小于电流上限时，控制第一输出电压为变动，且控制第一输出电压的峰对峰值在不同负载电流下不为零，反之，当负载电流小于预设电流或大于电流上限而无电磁干扰抑制需求时，则控制第一输出电压为固定，如此一来，可提升电源供应器的电磁干扰抑制效果。

Claims (19)

1.一种电磁干扰抑制方法，应用于至少一电源供应器中，每一所述电源供应器包含第一转换电路及第二转换电路，所述第一转换电路接收输入电压，并输出第一输出电压及输出电流，所述第二转换电路以频率调变进行控制，且接收所述第一输出电压及所述输出电流，并输出负载电流及第二输出电压，所述电磁干扰抑制方法包含:

所述至少一电源供应器的所述第一转换电路接收的所述输入电压为直流电压时，所述至少一电源供应器执行电磁干扰抑制动作；以及

在所述电磁干扰抑制动作下，判断所述负载电流是否大于预设电流及是否小于电流上限，且于判断结果为所述负载电流小于所述预设电流或大于所述电流上限时，控制所述第一输出电压为固定，于所述负载电流大于所述预设电流且小于所述电流上限时，控制所述第一输出电压为变动，且控制所述第一输出电压的峰对峰值在不同所述负载电流下不为零。

2.根据权利要求1所述的电磁干扰抑制方法，其中于所述负载电流大于所述预设电流且小于所述电流上限时，控制所述第一输出电压的峰对峰值在不同所述负载电流下为固定。

3.根据权利要求1所述的电磁干扰抑制方法，其中于所述负载电流大于所述预设电流且小于所述电流上限时，控制所述第一输出电压的峰对峰值在不同所述负载电流下而线性改变。

4.根据权利要求1所述的电磁干扰抑制方法，其中所述电源供应器还包含第一控制器及第二控制器，所述第一控制器用以控制所述第一转换电路的运作，所述第二控制器用以控制所述第二转换电路的运作，且所述第一控制器及所述第二控制器相通讯。

5.根据权利要求4所述的电磁干扰抑制方法，其中所述第二控制器检测所述负载电流的大小，并将检测结果通知所述第一控制器，使所述第一控制器依据所述检测结果控制所述第一转换电路的所述第一输出电压。

6.根据权利要求1所述的电磁干扰抑制方法，其中于控制所述第一输出电压为变动，且所述第一输出电压的峰对峰值随不同所述负载下而线性改变时，所述第一输出电压的峰对峰值等于所述负载电流与所述预设电流的相减后乘上固定值。

7.根据权利要求1所述的电磁干扰抑制方法，其中所述第一转换电路为升压电路或降压电路，所述第二转换电路为谐振式转换电路。

8.根据权利要求1所述的电磁干扰抑制方法，其中所述至少一电源供应器包含多个所述电源供应器，多个所述电源供应器的输入端并联连接，多个所述电源供应器的输出端并联连接，且多个所述电源供应器的多个所述第一转换电路所输出的多个所述第一输出电压存在相位差。

9.根据权利要求8所述的电磁干扰抑制方法，其中所述多个所述电源供应器的多个所述第一转换电路所输出的多个所述第一输出电压的相位差为360°/N，其中N为所述电源供应器的个数。

10.一种电磁干扰抑制方法，应用于至少一电源供应器中，每一所述电源供应器包含第一转换电路及第二转换电路，所述第一转换电路接收输入电压，并输出第一输出电压及输出电流，所述第二转换电路以频率调变进行控制，且接收所述第一输出电压及所述输出电流，并输出负载电流及第二输出电压，所述电磁干扰抑制方法包含:

所述至少一电源供应器的所述第一转换电路接收的所述输入电压为直流电压时，所述至少一电源供应器执行电磁干扰抑制动作；以及

在所述电磁干扰抑制动作下，判断所述负载电流是否大于预设电流及是否小于电流上限，于所述负载电流大于所述预设电流且小于所述电流上限时，控制所述第一输出电压为变动，且控制所述第一输出电压的峰对峰值在不同所述负载电流下不为零。

11.根据权利要求10所述的电磁干扰抑制方法，其中于所述负载电流大于所述预设电流且小于所述电流上限时，控制所述第一输出电压的峰对峰值在不同所述负载电流下为固定。

12.根据权利要求10所述的电磁干扰抑制方法，其中于所述负载电流大于所述预设电流且小于所述电流上限时，控制所述第一输出电压的峰对峰值在不同所述负载电流下而线性改变。

13.根据权利要求10所述的电磁干扰抑制方法，其中于判断结果为所述负载电流小于所述预设电流或大于所述电流上限时，控制所述第一输出电压为固定。

14.根据权利要求10所述的电磁干扰抑制方法，其中所述电源供应器还包含第一控制器及第二控制器，所述第一控制器用以控制所述第一转换电路的运作，所述第二控制器用以控制所述第二转换电路的运作，且所述第一控制器及所述第二控制器相通讯。

15.根据权利要求14所述的电磁干扰抑制方法，其中所述第二控制器检测所述负载电流的大小，并将检测结果通知所述第一控制器，使所述第一控制器依据所述检测结果控制所述第一转换电路的所述第一输出电压。

16.根据权利要求10所述的电磁干扰抑制方法，其中于控制所述第一输出电压为变动，且所述第一输出电压的峰对峰值随不同所述负载下而线性改变时，所述第一输出电压的峰对峰值等于所述负载电流与所述预设电流的相减后乘上固定值。

17.根据权利要求10所述的电磁干扰抑制方法，其中所述第一转换电路为升压电路或降压电路，所述第二转换电路为谐振式转换电路。

18.根据权利要求10所述的电磁干扰抑制方法，其中所述至少一电源供应器包含多个所述电源供应器，多个所述电源供应器的输入端并联连接，多个所述电源供应器的输出端并联连接，且多个所述电源供应器的多个所述第一转换电路所输出的多个所述第一输出电压存在相位差。

19.根据权利要求18所述的电磁干扰抑制方法，其中所述多个所述电源供应器的多个所述第一转换电路所输出的多个所述第一输出电压的相位差为360°/N，其中N为所述电源供应器的个数。