开关电源谐波如何解决

开关电源谐波如何解决？

在现代电子设备中，开关电源是广泛应用的电源形式，其具有体积小、效率高等特点。然而，开关电源也会产生谐波，在一定程度上影响电源的质量和电网的稳定性，甚至会对电路和装置产生危害。因此，解决开关电源谐波问题势在必行。

一、开关电源谐波的产生原因

谐波指的是一种频率比基波更高的电量波形，源头一般来自非线性负载、非正弦波电压与电磁干扰等因素。开关电源的工作原理决定了其容易产生谐波。

1. 电容滤波电路的短路作用

开关电源中，电容滤波电路主要起到减少电源输出上的脉动电压的效果，但在高频条件下，电容同时也是一种短路。而短路会使谐波电流流入电源中，在导体中产生振荡，并引起噪声和热效应。

2. 电感滤波电路的谐振作用

开关电源中，电感滤波电路主要用于防止电源输出高频脉动，当负载电流为非常低的时候，电感处于谐振状态，就会产生高频谐波电流。产生的高频谐波电流会使得电源电容和线路电感中共振，在电流流过时产生高频振荡。

3. 电感反馈电路的谐振影响

谐振反馈电路是开关电源一个重要的性能特点，通过反馈控制器来持续监测负载和电源的情况，以便及时调整电源输出，提升整个电路的效率。但是，电感反馈电路会通过谐振电路来降低电源的输出电压，增加了谐波电流的产生。

4. 工作频率的影响

开关电源的工作频率越高，谐波就越高，产生的谐波电流也越丰富。而高频电流会对线圈产生比较大的电磁波，这也就会导致电器本身与电磁波充满了空气中相互影响的现象。

二、开关电源谐波的危害

开关电源谐波对设备和系统都会产生危害，具体危害如下：

1. 对开关电源本身造成危害

开关电源在高频情况下产生的谐波会使得开关管管内耗发热增加，使其损坏的风险变大。

2. 对负载造成危害

开关电源的输出谐波会对负载产生影响，容易使得电路中的元件受损，尤其对精密仪器、医疗设备影响特别大。

3. 对电网造成危害

开关电源输出谐波后，会通过电网传播，增加电网谐波电流，导致电网过载、电缆温升，电源变压器铁芯损坏等问题，从而影响稳定性。

三、开关电源谐波的解决方法

为了更好地解决开关电源谐波问题，通常采用以下几种解决方法：

1. 采用谐波抑制电路

利用谐波抑制电路，可以限制高频电流的产生，并有效地减轻谐波电流对开关电源的影响。

2. 采用新型滤波器

新型滤波器对于开关电源的谐波问题具有很好的解决效果，例如采用无感拓扑结构电路、多电容-多参数式滤波器等。

3. 改进开关电源的设计

在开关电源的设计中，应该优化其电子元器件、布线形式和复合材料等，尽量降低其内部能量损失和能量退化现象，降低谐波的产生。

4. 安装节能电器或增加输出电压

通过安装节能电器或增加开关电源的输出电压，可以有效的减少其谐波电流的产生和影响。

总之，开关电源谐波的产生和危害是不可避免的，只要采取一定的技术措施就可以有效地解决问题。因此，在开关电源的使用和设计中，必须充分考虑谐波的情况，集思广益地采取正确有效的解决方案，以确保现代电子设备的工作效率和系统的稳定性。