Конструктивное решение по электромагнитной совместимости для высокочастотного импульсного источника питания
Если проблема электромагнитных помех (EMI) самого высокочастотного импульсного источника питания не решена должным образом, это не только легко приведет к загрязнению электросети и напрямую повлияет на нормальную работу другого электрооборудования, но также легко сформирует электромагнитное загрязнение. в космос, что приводит к высокой проблеме электромагнитной совместимости (ЭМС) источника питания с переключением частоты. В данной статье основное внимание уделяется анализу электромагнитных помех, превышающих стандартную проблему высокочастотного импульсного модуля питания мощностью 1200 Вт (24 В/50 А), используемого в панелях питания железнодорожных сигналов, и предлагаются меры по улучшению.
Электромагнитные помехи, создаваемые высокочастотным импульсным источником питания, можно разделить на две категории: кондуктивные помехи и радиационные помехи. Проводимое домогательство передается через источник переменного тока частотой ниже 30 МГц; Излучение домогательств передается через пространство на частоте от 30 до 1000 МГц.
Анализ источников электромагнитных помех высокочастотного импульсного источника питания
Выпрямитель и силовая лампа Q1 в схеме, силовые лампы Q2~Q5 в схеме на рисунке 1b, высокочастотный трансформатор T1 и выходные выпрямительные диоды D1~D2 являются основными источниками электромагнитных помех при высокочастотном воздействии. Частотно-переключаемый источник питания работает. В частности, проанализируйте, как показано ниже.
Гармоники высокого порядка, генерируемые в процессе выпрямления выпрямителя, вызывают нарушение проводимости и излучение в линии электропередачи.
Импульсная силовая трубка работает во включенном и выключенном высокочастотном состоянии. Чтобы уменьшить потери при переключении, повысить удельную мощность и общую эффективность, коммутационная трубка включается и выключается все быстрее и быстрее, обычно в течение нескольких микросекунд. Включение и выключение с такой скоростью формирует импульсное напряжение и импульсный ток, который генерирует высокочастотные и высоковольтные пиковые гармоники, вызывающие электромагнитные помехи в пространстве и входных линиях переменного тока.
В то время как высокочастотный трансформатор Т1 осуществляет преобразование мощности, он генерирует переменное электромагнитное поле и излучает электромагнитные волны в пространство, образуя радиационные помехи. Распределенная индуктивность и емкость трансформатора генерируют колебания и связаны с входным контуром переменного тока через распределенную емкость между первичной и вторичной ступенями трансформатора, образуя проводящие помехи.
Когда выходное напряжение относительно низкое, выходной выпрямительный диод работает в высокочастотном режиме переключения, что также является источником электромагнитных помех.
Из-за паразитной индуктивности выводов диода, емкости перехода и влияния обратного тока восстановления он работает при очень высоких скоростях изменения напряжения и тока. Чем дольше время обратного восстановления диода, тем сильнее влияние пикового тока. , тем сильнее становится сигнал помехи, что приводит к высокочастотным затуханию колебаний, что является своего рода нарушением проводимости дифференциальной моды.
Все эти генерируемые электромагнитные сигналы передаются к внешнему источнику питания через металлические провода, такие как линии электропередачи, сигнальные линии и заземляющие провода, образуя проводящие помехи. Излучаемые помехи вызываются сигналами помех, которые распространяются через провода и устройства или через межсоединения, которые действуют как антенны.
3. Конструкция электромагнитной совместимости для электромагнитных помех высокочастотного импульсного источника питания.
Добавьте сетевой фильтр ко входу импульсного источника питания для подавления высших гармоник, генерируемых импульсным источником питания.
Добавление ферритового магнитного кольца к входной и выходной линиям электропередачи не только подавляет высокочастотный синфазный режим в линиях электропередачи, но также снижает энергию помех, излучаемую по линиям электропередачи.
Держите линию электропередачи как можно ближе к заземляющему проводу, чтобы уменьшить площадь контура излучения дифференциального режима; проложите входную линию питания переменного тока и выходную линию питания постоянного тока отдельно, чтобы уменьшить электромагнитную связь между входом и выходом; держите сигнальную линию подальше от линии электропередачи и близко к земле. Линии должны быть проложены, и линии не должны быть слишком длинными, чтобы уменьшить площадь петли; Ширина линий на печатной плате не должна быть внезапной, используйте дуговые переходы по углам и старайтесь не использовать прямые углы или острые углы.
Установите развязывающие конденсаторы на микросхему и трубку МОП-переключателя как можно ближе к выводам питания и заземления устройства параллельно.
Из-за наличия Ldi/dt в заземляющем проводе печатная плата и шасси косвенно соединены с помощью медных опор. Для тех, которые не подходят для соединения с медными столбами, следует использовать более толстые провода и заземлять их поблизости.
Добавьте RC-цепь поглощения на обоих концах трубки переключателя и выходной выпрямительный диод для поглощения перенапряжения.
