Генерация и подавление электромагнитных помех в импульсном источнике питания
Электромагнитная совместимость ЭМС — это аббревиатура английского слова «электромагнитная совместимость». Оно включает в себя два значения. Во-первых, электромагнитное излучение, генерируемое оборудованием при работе, должно быть ограничено до определенного уровня. Во-вторых, само оборудование должно иметь определенную помехоустойчивость. Он должен состоять из трех элементов: источника помех, канала связи и чувствительного тела. Подавление помех путем переключения источника питания для электронных схем имеет большое значение для обеспечения нормальной и стабильной работы электронных систем. На основе анализа источников помех и каналов связи в импульсных источниках питания в данной статье предлагаются эффективные меры по подавлению помех. Предложены конструкция и способ изготовления импульсного трансформатора питания.
Источники помех и каналы связи в импульсных источниках питания
Импульсный источник питания сначала выпрямляет переменный ток промышленной частоты в постоянный ток, затем преобразует его в высокочастотный посредством управления переключающей трубкой, а затем выводит его через схему выпрямительного фильтра для получения стабильного напряжения постоянного тока, поэтому он содержит много гармонических помех. В то же время из-за индуктивности рассеяния трансформатора и пика, вызванного обратным током восстановления выходного диода, будут возникать электромагнитные помехи различной степени. Помехи при импульсном источнике питания в основном сосредоточены на компонентах с большими изменениями напряжения и тока (т. е. с большими dv/dt или di/dt), особенно на коммутационных лампах, выходных диодах и высокочастотных трансформаторах. В то же время паразитная емкость будет проводить помехи электросети к питанию электронной системы и мешать работе электронной схемы. Здесь давайте проанализируем причины нескольких видов помех и пути их связи.
Фильтрация помех, создаваемых схемой фильтра выходного выпрямителя, обычно использует схему мостового выпрямителя и конденсаторного фильтра на выходном конце импульсного источника питания. Из-за нелинейности выпрямительного диода и функции накопления энергии конденсатора фильтра выходной ток становится периодическим пиковым током с коротким временем и высоким пиковым значением. Этот искаженный входной ток, помимо основной волны, также содержит богатые компоненты высших гармоник.
Помехи, создаваемые коммутационной схемой
Ядро схемы переключения также является одним из основных источников помех, которое в основном состоит из переключающей трубки и высокочастотного трансформатора. dv/dt, генерируемый лампой переключателя, имеет большой импульс, широкую полосу частот и богатые гармоники. Основными причинами подобных импульсных помех являются:
(1) В момент включения трубки переключателя первичная обмотка трансформатора генерирует большой пусковой ток, и на обоих концах первичной обмотки появляется высокий пик напряжения; В момент выключения ключа часть энергии не передается от первичной катушки к вторичной из-за потока рассеяния первичной катушки, и эта часть энергии, запасенная в индуктивности рассеяния, будет образовывать колебание затухания. с пиком, соответствующим межэлектродной емкости и сопротивлению самой трубки переключателя, и будет накладываться на напряжение выключения трубки переключателя, образуя пиковое напряжение выключения. Этот шум будет передаваться на входные и выходные клеммы, образуя кондуктивные помехи.
(2) При включении выходного диода в прямом направлении заряд в PN переходе накапливается, а при подаче на диод обратного напряжения накопленный заряд исчезнет и будет генерироваться обратный ток. Потому что частота V во вторичной цепи выпрямителя при переключении очень высока, то есть время от включения до выключения очень короткое, и всплеск обратного тока произойдет, если накопленный заряд исчезнет за короткое время. Из-за существования распределенной емкости и распределенной индуктивности на выходе постоянного тока помехи, вызванные перенапряжением, приводят к затуханию высокой частоты и уменьшению колебаний.
(3) Высокочастотная токовая петля переключения, состоящая из первичной катушки высокочастотного трансформатора, переключающей трубки и фильтрующего конденсатора, может генерировать большое пространственное излучение и создавать радиационные помехи.
Канал связи помех
Из-за паразитной емкости между первичными обмотками трансформатора синфазные помехи, создаваемые схемой включения, распространяются по трансформатору на первичной и вторичной сторонах. Сравнительно говоря, путь интерференции дифференциального режима прост и удобен в обращении. В этой статье в основном рассматривается генерация и подавление синфазных помех.
