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技术文章—热回路究竟是什么?

发布时间:2020-05-25 10:13

 

  当涉及到开关稳压器及其电磁兼容性(EMC)时,总是会提到热回路。尤其是优化印刷电路板上的走线布局时,更是离不开这个话题。但热回路到底指的是什么?

  开关稳压器中需要不断开关电流。这些电流通常比较大。每当电流流动时,会产生磁场。如果快速开关大电流,就会产生交变磁场。此外,如果开关电流时,路径中存在寄生电感,就会产生电压失调。电流会容性耦合到相邻的电路部件中,并增加电源的噪声辐射。综上所述,我们可以说开关电流是导致开关模式电源产生噪声的主要原因。图1显示了简化的降压转换器拓扑结构。所有存在连续电流的线路都用蓝色表示。所有快速开关电流的线路都用红色表示。

  图1中的红色线路是关键线路。它们看起来像一个电流回路,因此被称为回路。热回路意味着这个回路特别关键,因为它涉及到快速开关电流。如果我们仔细观察这个回路,可以看到图1中的红色回路从来没有真正的电流流过,这个因为两个开关从来不会同时打开。它只是单条线路的组合,在特定时间会有电流流过,在其他时间则没有电流流过。在图2中,各连接线路旁的箭头表示电流流动的方向。同时,通过指定的符号表示电流流过的时间。在其他时间,没有电流流经该导体。

  表1显示图2中的每条红色线路何时传导电流,何时不传导电流。在降压稳压器占空比周期的开启时段,高压侧开关开启,低压侧开关关闭,我们看到电流从输入电容流出,通过高压侧开关,但是没有电流流经低压侧开关。在占空比周期的关闭时段,电流通过低压侧开关(从地到开关节点),其他三条红色线路则没有电流流过。

  从图2中很容易看出,热回路并不是一个独立的电流回路,而是由两个真实的电流回路组成的虚拟电流回路。

  图2.热回路中电流方向不同的各个线显示电路所基于的实际电流回路。一个电流回路显示为蓝色,另一个显示为绿色。在这些完整的电流回路之间,确实会反复出现开关操作;但是,在某些线路中,两个电流回路中的电流流动方向相同,因此会叠加形成连续电流,就EMC而言影响不大。这些线路不会被称为热回路。

  开关稳压器的热回路因开关稳压器的拓扑结构而异。其设计应尽可能窄小紧凑,以减少噪音产生和传播。ADI公司提供的Silent Switcher®2技术通过将输入电容集成到IC封装,尽可能缩小关键热回路。同时,将热回路分成两个对称的形状,可以产生两个极性相反的磁场,从而大幅抵消辐射噪声。Power by Linear提供的LT8609S就是™采用这种技术的开关稳压器。

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  。 所谓高电压电器设备的内部故障,主要是指封闭在固体绝缘以及设备壳体内部的电气回路故障和绝缘介质劣化引起的各种故障。由于这类故障出现在电气设备的内部,因此反映的设备外表的温升很小,通常只有几K。检测这种故障对检测设备的灵敏度要求较高。 内部故障的特点是:故障比例小,温升小,危害大,对红外检测设备要求高。 根据相关单位提供的长期实测数据及大量案例的综合统计,电力设备外部热缺陷一般占设备缺陷总指数的90%~93%,内部热缺陷仅占7%~10%左右。 在电力行业,很早就将热像仪运用于设备的安全检修上,通过其对电气设备和线路的热缺陷进行探测,如变压器、套管、断路器、刀闸、互感器

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