Анализ методов проектирования электромагнитной совместимости импульсных источников питания
Импульсные источники питания широко используются в сфере связи, управления, вычислительной техники и других областях благодаря своим преимуществам, таким как небольшой размер и высокий коэффициент мощности. Однако из-за генерации электромагнитных помех дальнейшее его применение в некоторой степени ограничено. В данной статье будут проанализированы различные механизмы возникновения электромагнитных помех в импульсных источниках питания и на основе этого предложен метод проектирования электромагнитной совместимости импульсных источников питания.
Анализ электромагнитных помех в импульсных источниках питания
Структура импульсного источника питания показана на рисунке 1. Сначала переменный ток промышленной частоты выпрямляется в постоянный ток, затем инвертируется в высокочастотный и, наконец, выводится через схему выпрямления и фильтрации для получения стабильного постоянного напряжения. Неразумное проектирование и расположение схемы, механическая вибрация, плохое заземление и т. д. могут привести к возникновению внутренних электромагнитных помех. В то же время индуктивность рассеяния трансформатора и пик, вызванный обратным током восстановления выходного диода, также являются потенциальными источниками сильных помех.
Внутренний источник помех
● Схема переключения
Схема переключения в основном состоит из переключающих ламп и высокочастотных трансформаторов. Между трубкой переключателя и его радиатором, корпусом и выводами внутри источника питания имеется распределенная емкость. Генерируемый им du/dt имеет большую амплитуду импульсов, широкую полосу частот и богатые гармоники. Нагрузка переключающей трубки представляет собой первичную катушку высокочастотного трансформатора и является индуктивной нагрузкой. Когда первоначально проводящий ключ выключен, индуктивность рассеяния высокочастотного трансформатора создает противоэлектродвижущую силу E=- Ldi/dt, которая пропорциональна скорости изменения тока коллектора и индуктивности рассеяния. Оно накладывается на напряжение выключения, образуя пик напряжения выключения, тем самым образуя проводящие помехи.
● Выпрямительные диоды для выпрямительных цепей.
Когда выходной выпрямительный диод отключается, возникает обратный ток, и время, необходимое для восстановления до нуля, зависит от таких факторов, как емкость перехода. Это приведет к значительным изменениям тока di/dt под воздействием индуктивности рассеяния трансформатора и других параметров распределения, что приведет к сильным высокочастотным помехам с частотой до десятков мегагерц.
● Случайные параметры
Из-за работы на более высоких частотах характеристики низкочастотных компонентов в импульсных источниках питания могут измениться, что приведет к появлению шумов. На высоких частотах паразитные параметры оказывают существенное влияние на характеристики канала связи, и каналом электромагнитных помех становится распределенная емкость.
2 внешних источника помех
Внешние источники помех можно разделить на силовые помехи и грозовые помехи, при этом силовые помехи существуют как в «синфазном», так и в «дифференциальном режиме». В то же время из-за прямого подключения сети переменного тока к выпрямительному мосту и схеме фильтра только пиковое время входного напряжения имеет входной ток в пределах полупериода, что приводит к очень низкому входному коэффициенту мощности (приблизительно { {0}}.6) источника питания. Более того, этот ток содержит большое количество гармонических составляющих, которые могут вызвать гармоническое «загрязнение» электросети.
