Технология электромагнитной совместимости импульсного источника питания
Причины проблем с электромагнитной совместимостью, вызванных импульсными источниками питания, довольно сложны, поскольку они работают в условиях переключения высокого напряжения и сильного тока. С точки зрения электромагнитных свойств всей машины, в основном, это общая импедансная связь, линейная связь, связь по электрическому полю, связь по магнитному полю и связь по электромагнитным волнам. Связь общего импеданса - это, в основном, электрический общий импеданс между источником возмущения и возмущающим телом, через который сигнал возмущения входит в возмущающее тело. Линейная связь - это в основном взаимная связь проводов или линий печатных плат, которые создают помехи по напряжению и току из-за параллельной проводки. Связь электрического поля в основном связана с существованием разности потенциалов, которая создает связь поля индуцированного электрического поля с возмущенным телом. Связь магнитного поля в основном относится к связи низкочастотного магнитного поля, генерируемого вблизи сильноточной импульсной линии электропередач, с возмущающим объектом. Связь электромагнитного поля в основном связана с высокочастотными электромагнитными волнами, генерируемыми пульсирующим напряжением или током, излучаемым наружу через пространство, и связью с соответствующим возмущенным телом. На самом деле нельзя строго выделить каждый способ сцепления, но акценты разные.
В импульсном источнике питания основная силовая коммутационная лампа работает в режиме высокочастотного переключения при очень высоком напряжении. Напряжение переключения и ток переключения близки к прямоугольным. Согласно спектральному анализу сигнал прямоугольной формы содержит богатые гармоники высокого порядка. Частотный спектр высшей гармоники может более чем в 1000 раз превышать частоту прямоугольной волны. В то же время из-за индуктивности рассеяния и распределенной емкости силового трансформатора и неидеального рабочего состояния основного силового коммутационного аппарата часто генерируются высокочастотные и высоковольтные пиковые гармонические колебания при включении или выключении высокой частоты. . Высшие гармоники, генерируемые гармоническим колебанием, передаются во внутреннюю цепь через распределенную емкость между переключающей трубкой и излучателем или излучаются в пространство через излучатель и трансформатор. Переключающие диоды, используемые для выпрямления и обратного хода, также являются важной причиной высокочастотных помех. Поскольку выпрямительные и обратные диоды работают в высокочастотном режиме переключения, наличие паразитной индуктивности вывода диода, наличие емкости перехода и влияние обратного тока восстановления заставляют его работать при очень высоком напряжении и скорость изменения тока и производят высокочастотные колебания. Выпрямительные и обратные диоды обычно располагаются ближе к выходной линии источника питания, и создаваемые ими высокочастотные помехи, скорее всего, передаются через выходную линию постоянного тока. Чтобы улучшить коэффициент мощности, импульсный источник питания использует активную схему коррекции коэффициента мощности. При этом для повышения эффективности и надежности схемы и снижения электрических нагрузок силового устройства используется большое количество технологий мягкого переключения. Среди них наиболее широко используются технологии переключения с нулевым напряжением, нулевым током или нулевым напряжением/нулевым током. Эта технология значительно снижает электромагнитные помехи, создаваемые коммутационными устройствами. Однако в большинстве схем неразрушающего поглощения с плавным переключением для передачи энергии используются L и C, а для реализации однонаправленного преобразования энергии используется однонаправленная проводимость диодов. Поэтому диоды в резонансном контуре становятся основным источником электромагнитных помех.
В импульсных источниках питания обычно используются катушки индуктивности и конденсаторы для накопления энергии, образующие схемы L- и C-фильтров для фильтрации дифференциальных и синфазных сигналов помех. Из-за распределенной емкости катушки индуктивности собственная резонансная частота катушки индуктивности снижается, так что большое количество высокочастотных сигналов помех проходит через катушку индуктивности и распространяется наружу по линии питания переменного тока или выходу постоянного тока. линия. По мере увеличения частоты сигнала помехи влияние ведущей индуктивности конденсатора фильтра приводит к постоянному снижению емкости и эффекта фильтрации и даже приводит к изменению параметров конденсатора, что также является причиной электромагнитных помех.
Решения для электромагнитной совместимости
С точки зрения трех элементов электромагнитной совместимости, чтобы решить проблему электромагнитной совместимости импульсных источников питания, мы можем начать с трех аспектов: во-первых, уменьшить сигнал помех, генерируемый источником помех; во-вторых, отрезать путь распространения мешающего сигнала; в-третьих, повысить способность преследователя к преследованию. При решении внутренней совместимости импульсного источника питания можно комплексно использовать три вышеуказанных метода, исходя из соотношения затрат и выгод и простоты реализации. Следовательно, внешние помехи, создаваемые импульсными источниками питания, такие как гармонические токи в линии электропередачи, помехи проводимости линии электропередач и помехи излучения электромагнитного поля, могут быть устранены только путем уменьшения источника помех. С одной стороны, это может улучшить конструкцию схемы фильтра ввода/вывода, улучшить производительность схемы APFC, снизить скорость изменения напряжения и тока переключающей трубки, выпрямителя и диода свободного хода, а также принять различные топологии схемы мягкого переключения. и методы контроля и т.д.; с другой стороны, усилить экранирующий эффект корпуса, улучшить утечку зазора корпуса и выполнить хорошее заземление. Для защиты от внешних помех (таких как перенапряжения и удары молнии) следует оптимизировать возможности молниезащиты входных и выходных портов переменного тока. Обычно для комбинированной формы удара молнии с напряжением холостого хода 1,2/50 мкс и током короткого замыкания 8/20 мкс, из-за небольшой энергии, это обычно решается путем сочетания варисторов из оксида цинка и газовых квадратных электрических трубок. Для электростатического разряда, обычно в слабой сигнальной цепи коммуникационного порта и порта управления, используйте трубку TVS и соответствующую защиту заземления, увеличьте электрическое расстояние между слабой сигнальной цепью и шасси и т. д., чтобы решить или выбрать устройства с анти-- статическое возмущение. Быстрый переходный сигнал имеет очень широкий частотный спектр, и его легко передать в схему управления в виде синфазного сигнала. Тот же метод, что и антистатический, используется для уменьшения распределенной емкости синфазной индуктивности и усиления фильтрации синфазных сигналов входной цепи (плюс синфазные конденсаторы или ферритовые сердечники с вносимыми потерями и т. д.) для повышения помехоустойчивости. системы.
Чтобы уменьшить внутренние помехи импульсного источника питания, реализовать собственную электромагнитную совместимость и повысить стабильность и надежность импульсного источника питания, необходимо начать со следующих аспектов:
① Обратите внимание на правильное разделение проводки цифровой схемы и схемы модуля;
②Развязка питания цифровых цепей и аналоговых цепей;
③Одноточечное заземление цифровых цепей и аналоговых цепей, одноточечное заземление сильноточных и слаботочных цепей, особенно цепей выборки тока и напряжения, для уменьшения общего возмущения сопротивления и влияния заземляющих колец. При подключении обратите внимание на расстояние между соседними линиями и свойствами сигнала, избегайте перекрестных помех, уменьшите площадь, окруженную схемой выходного выпрямителя, схемой свободного диода и схемой ответвленного фильтра, уменьшите утечку трансформатора, распределенную емкость дроссель фильтра и конденсаторы фильтра с высокими резонансными частотами.
