如何消除工廠中的噪聲

工業(yè)自動化系統(tǒng)使用微處理器、數字信號處理器（DSP）和傳感器網絡來控制機電流程。這些元件具有高度敏感性，但是卻在充滿來自電機驅動、電磁干擾（EMI）和其它各種來源的電氣噪聲環(huán)境中運行。

電氣噪聲通常通過工廠自動化設備中的中央直流（DC）電源背板傳輸。隔離變壓器可以去除不必要的噪聲，但是如何在直流電源上使用變壓器呢？使用反激式電源轉換器。

隔離式電源可以通過消除接地環(huán)路和相同電源總線上其他設備造成的瞬態(tài)電壓提供抗噪聲功能。隔離式電源還可以對敏感元件和人類起到防護危險高電壓的作用。反激式轉換器是一個簡單的設計，所含元件很少，為輸入和輸出之間提供了電流隔離。

反激式轉換器源自反向降壓-升壓轉換器，使用耦合電感器或反激式變壓器（其匝數比乘以輸入電壓）替代了電感器。圖1為反激式轉換器的基本電路圖。當MOSFET開關開啟時，電流開始流動，初級線圈中的磁通量增大，在鐵芯中存儲能量。由于變壓器的極性，次級線圈中的感應電壓是負的，從而使二極管反向偏置，同時輸出電容器為負載供電。當開關關閉時，初級線圈的電流和磁通量減少，在次級線圈產生正電壓，正向偏置二極管，把存儲在鐵芯中的能量轉移到負載上。

圖1：反激式轉換器基本電路

反激式轉換器通常用在工業(yè)裝置中。一個典型的應用是從24V背板供電的可編程邏輯控制器（PLC）輸入/輸出（I/O）模塊。為了確保可靠的性能，需要隔離式電源防護I/O模塊受到噪聲干擾。反激式轉換器增加的優(yōu)勢是能夠提供多種輸出電壓軌——包括正電壓和負電壓——滿足各種處理器、現場可編程門陣列（FPGA）、模數轉換器（ADC）和放大器的需求。

為了滿足工業(yè)市場需求和驗證反激轉換器的用途，TI已經發(fā)布了LM3481反激式評估模塊（EVM），如圖2所示。這種設計可以接受5V至32V的寬輸入電壓范圍，提供12V的穩(wěn)定隔離輸出，能夠向負載提供2A的電流。這使設計人員能夠在隔離反激式設計中評估LM3481低側FET控制器的性能和運行。

反激式轉換器的一個常見的缺點是缺乏效率。典型反激式轉換器的效率約為60-75％。這主要是由于變壓器中的感應損耗和整流二極管的壓降。通過精心設計變壓器和選擇開關頻率，LM3481反激式EVM可以達到幾乎90％的效率，如圖3所示。

反激式轉換器的另一個重要性能是可以實現良好的線性穩(wěn)壓，換而言之，轉換器面對波動的輸入電壓可以提供穩(wěn)定的輸出電壓。在工業(yè)裝置中，輸入電壓波動可能由重負載開啟和關閉或變頻電機驅動器等因素引起。LM3481反激式EVM可以在很寬的輸入電壓范圍內實現±0.1％的線性穩(wěn)壓。提供穩(wěn)定的輸出電壓可以保護關鍵元件，防止不必要的噪音進入電路。

反激式轉換器是一種簡單靈活的轉換器，可提供抗干擾和高電壓隔離，能夠解決許多工業(yè)應用中的電源設計的挑戰(zhàn)。立刻購買高效的穩(wěn)壓平臺LM3481反激式EVM，開始探索隔離式電源的可能性。或者下載參考設計來快速創(chuàng)建設計：

審核編輯：金巧