Анализ технологии контроля электромагнитных помех импульсного источника питания
В этой статье подробно анализируется механизм электромагнитных помех в импульсном источнике питания и предлагается ряд стратегий подавления электромагнитных помех, что позволяет эффективно улучшить электромагнитную совместимость импульсного источника питания.
Импульсный источник питания — это разновидность силового электронного продукта, в котором используются силовые полупроводниковые устройства и который объединяет технологию преобразования энергии, электронную электромагнитную технологию и технологию автоматического управления. Благодаря своим преимуществам низкого энергопотребления, высокой эффективности, небольшого объема, легкого веса, стабильной работы, безопасности и надежности, а также широкого диапазона стабилизации напряжения, он широко используется в области компьютеров, связи, электронных приборов, промышленного автоматического управления, национальная оборона и бытовая техника. Однако импульсный источник питания имеет плохую переходную характеристику и подвержен электромагнитным помехам (ЭМП), а сигнал ЭМИ занимает широкий частотный диапазон и имеет определенную амплитуду. Эти сигналы электромагнитных помех загрязняют электромагнитную среду посредством проводимости и излучения и вызывают помехи в коммуникационном оборудовании и электронных приборах, тем самым в некоторой степени ограничивая использование импульсных источников питания.
1 импульсный источник питания вызывает электромагнитные помехи
Электромагнитные помехи (EMI) — это своего рода повреждение работоспособности электронной системы или подсистемы, вызванное неожиданными электромагнитными помехами. Он состоит из трех основных элементов: источника помех, то есть оборудования, генерирующего энергию электромагнитных помех; Канал связи, то есть канал или среда передачи электромагнитных помех; Чувствительное оборудование, то есть устройства, оборудование, подсистемы или системы, поврежденные электромагнитными помехами. Исходя из этого, основными мерами по контролю электромагнитных помех являются: подавление источников помех, пресечение пути катастрофы, снижение реакции чувствительного оборудования на помехи или повышение уровня электромагнитной чувствительности.
В соответствии с принципом работы импульсного источника питания известно, что импульсный источник питания сначала выпрямляет переменный ток промышленной частоты в постоянный ток, затем инвертирует его в высокочастотный переменный ток и, наконец, выводит его через выпрямление и фильтрацию для получения стабильного напряжения постоянного тока. . В схеме силовой триод и диод в основном работают в режиме переключения и работают в микросекундном порядке; Когда триод и диод включаются и выключаются, ток сильно меняется во время нарастания и спада, что легко генерирует радиочастотную энергию и образует источники помех. В то же время индуктивность рассеяния трансформатора и пик, вызванный обратным током восстановления выходного диода, также создают потенциальные электромагнитные помехи.
Импульсный источник питания обычно работает на высокой частоте, а частота выше 02 кГц, поэтому его распределенную емкость нельзя игнорировать. С одной стороны, изоляционный лист между радиатором и коллектором трубки переключателя имеет большую площадь контакта и тонкий изоляционный лист, поэтому распределенную емкость между ними нельзя игнорировать на высокой частоте, и высокочастотный ток будет поток к радиатору через распределенную емкость, а затем к земле шасси, что приводит к синфазным помехам; С другой стороны, между первичными каскадами импульсного трансформатора имеется распределенная емкость, которая может напрямую соединять напряжение первичной обмотки со вторичной обмоткой и создавать синфазные помехи на двух линиях электропередачи с выходом постоянного тока вторичной обмотки. обмотка.
Таким образом, источники помех в импульсном источнике питания в основном сосредоточены в таких компонентах, как переключающие лампы, диоды и высокочастотные трансформаторы, а также в цепях входа переменного тока и выходных цепях выпрямления.
2 Меры по подавлению электромагнитных помех импульсного источника питания
Обычно контроль электромагнитных помех импульсного источника питания в основном использует технологию фильтрации, технологию экранирования, технологию герметизации и технологию заземления. Помехи электромагнитных помех можно разделить на помехи проводимости и помехи излучения в зависимости от маршрута передачи. Импульсный источник питания в основном проводит помехи, а диапазон частот у него самый широкий, около 10кГц-30МГц. Меры противодействия по подавлению кондуктивных помех в основном решаются в трех диапазонах частот: 10кГц-150кГц, 150кГц-10МГц и выше. Нормальные помехи в основном находятся в диапазоне от 10 до 150 кГц, которые обычно устраняются обычным LC-фильтром. Синфазные помехи в основном находятся в диапазоне 150 кГц-10 МГц, которые обычно устраняются с помощью синфазного режекторного фильтра. Контрмеры для диапазона частот выше 10 МГц заключаются в улучшении формы фильтра и принятии мер по электромагнитному экранированию.
2.1 с использованием фильтра электромагнитных помех на входе переменного тока.
Обычно существует два способа передачи тока помех по проводнику: синфазный и дифференциальный. Синфазные помехи — это помехи между несущей жидкостью и землей: помехи имеют одинаковую величину и направление и существуют между любым относительным заземлением источника питания или между нейтральной линией и землей. В основном они создаются du/dt, а di/dt также создает определенные синфазные помехи. Помехи дифференциального режима — это помехи между несущими жидкостями: помехи равны по величине и противоположны по направлению и существуют между фазовой линией и нейтральной линией источника питания, а также фазовой линией и фазовой линией. При передаче тока помех по проводнику он может проявляться как в синфазном, так и в дифференциальном режиме. Однако ток синфазных помех может создавать помехи полезным сигналам только после того, как он станет током дифференциальных помех.
В линиях электропередачи переменного тока существуют два вышеупомянутых вида помех: обычно низкочастотные дифференциальные помехи и высокочастотные синфазные помехи. Как правило, амплитуда дифференциальных помех мала, частота низкая, а вызванные помехи невелики; Синфазные помехи имеют большую амплитуду и высокую частоту, а также могут создавать излучение по проводам, что приводит к сильным помехам. Если на входе источника питания переменного тока используется соответствующий фильтр электромагнитных помех, можно эффективно подавить электромагнитные помехи. Основной принцип фильтра электромагнитных помех линии электропередачи показан на рисунке 1, на котором конденсаторы дифференциального режима C1 и C2 используются для короткого замыкания тока дифференциальных помех, а конденсаторы промежуточного заземления линии C3 и C4 используются для короткого замыкания. цепь синфазного тока помех. Синфазный дроссель состоит из двух катушек одинаковой толщины, намотанных на магнитный сердечник в одном направлении. Если магнитная связь между двумя катушками очень тесная, индуктивность рассеяния будет очень маленькой, что плохо в диапазоне частот линии электропередачи.
Реактивное сопротивление моды станет очень малым; Когда ток нагрузки протекает через синфазный дроссель, линии магнитного поля, генерируемые катушками, соединенными последовательно на фазной линии, противоположны линиям, генерируемым катушками, соединенными последовательно на нейтральной линии, и они нейтрализуют друг друга в магнитный сердечник. Поэтому даже в случае большого тока нагрузки магнитопровод не насыщается. Для тока синфазных помех магнитные поля, генерируемые двумя катушками, имеют одинаковое направление, что создает большую индуктивность и, таким образом, играет роль в ослаблении сигнала синфазных помех. Здесь синфазный дроссель должен быть изготовлен из ферритового магнитного материала с высокой проницаемостью и хорошими частотными характеристиками.
