Анализ метода проектирования электромагнитной совместимости для импульсного источника питания
Из-за преимуществ небольшого размера и высокого коэффициента мощности импульсный источник питания широко используется в связи, управлении, компьютерах и других областях. Однако из-за электромагнитных помех его дальнейшее применение в определенной степени ограничено. В этой статье будут проанализированы различные механизмы электромагнитных помех импульсного источника питания и на его основе предложен метод расчета электромагнитной совместимости импульсного источника питания.
Анализ электромагнитных помех импульсного источника питания
Структура импульсного источника питания показана на рисунке 1. Сначала переменный ток промышленной частоты выпрямляется в постоянный, затем преобразуется в высокочастотный и, наконец, выводится через схему выпрямления и фильтрации для получения стабильного постоянного напряжения. Неправильная схема и компоновка схемы, механическая вибрация, плохое заземление и т. д. вызовут внутренние электромагнитные помехи. В то же время индуктивность рассеяния трансформатора и пик, вызванный обратным током восстановления выходного диода, также являются потенциальными источниками сильных помех.
1 Внутренние источники помех
● схема переключения
Схема переключателя в основном состоит из переключающей трубки и высокочастотного трансформатора. Между трубкой переключателя и его радиатором, корпусом и внутренними выводами источника питания имеется распределенная емкость. Генерируемый им du/dt имеет относительно большой импульс, широкую полосу частот и богатые гармоники. Коммутационная ламповая нагрузка представляет собой первичную обмотку высокочастотного трансформатора, который является индуктивной нагрузкой. Когда первоначально включенная трубка переключателя выключается, индуктивность рассеяния высокочастотного трансформатора создает противоэлектродвижущую силу E=-Ldi/dt, величина которой пропорциональна скорости изменения тока коллектора и пропорциональна индуктивности рассеяния, наложенной на напряжение отсечки, формируется пик напряжения отсечки, тем самым формируя помехи проводимости.
● Выпрямительные диоды для выпрямительных цепей
Когда диод выходного выпрямителя отключается, возникает обратный ток, и время, когда он возвращается к нулю, зависит от таких факторов, как емкость перехода. Это будет производить большое изменение тока di/dt под влиянием индуктивности рассеяния трансформатора и других параметров распределения, а также создавать сильные высокочастотные помехи, частота которых может достигать десятков мегагерц.
● Ложные параметры
Из-за работы на более высокой частоте характеристики низкочастотных компонентов в импульсном блоке питания изменятся, что приведет к возникновению шума. На высоких частотах параметры рассеяния оказывают большое влияние на характеристики канала связи, и распределенная емкость становится каналом электромагнитных помех.
2 Внешние источники помех
Источники внешних помех можно разделить на силовые помехи и грозовые помехи, а силовые помехи существуют в «общем режиме» и «дифференциальном режиме». В то же время, поскольку сеть переменного тока напрямую подключена к выпрямительному мосту и схеме фильтра, за полпериода только время пика входного напряжения имеет входной ток, что приводит к очень низкому входному коэффициенту мощности мощности. питания (около 0.6). Более того, этот ток содержит большое количество гармонических составляющих тока, которые вызовут гармоническое «загрязнение» сети.
ЭМС-дизайн импульсного источника питания
Для электромагнитных помех необходимы три условия: источник помех, среда передачи и чувствительное оборудование. Цель проектирования ЭМС состоит в том, чтобы разрушить одно из этих трех условий. Для этого используются следующие основные методы: схемотехника, фильтрация электромагнитных помех, экранирование, конструкция печатной платы с защитой от помех и т. д.
1 Технология мягкого переключения для снижения коммутационных потерь и коммутационного шума
Мягкое переключение — это передовая технология переключения, основанная на резонансной технологии или использующая технологию управления в состоянии нулевого напряжения/тока, разработанная на основе жесткого переключения.
Метод реализации мягкого переключения заключается в добавлении в исходную схему небольших катушек индуктивности, конденсаторов и других резонансных компонентов, введении резонанса до и после процесса переключения, устранении перекрытия напряжения и тока. На рис. 2 показан базовый коммутационный блок, использующий технологию мягкого переключения.
Используйте экранирование для подавления излучаемых и наведенных помех
Спектр помех импульсного источника питания сосредоточен в полосе частот ниже 30 МГц, а диаметр r<λ 2π="" is="" mainly="" an="" electromagnetic="" field="" of="" near-field="" nature,="" and="" it="" is="" a="" low-impedance="" field.="" materials="" with="" good="" electrical="" conductivity="" can="" be="" used="" to="" shield="" the="" electric="" field,="" while="" materials="" with="" high="" magnetic="" permeability="" can="" be="" used="" to="" shield="" the="" magnetic="" field.="" in="" addition,="" effective="" shielding="" measures="" should="" be="" taken="" for="" transformers,="" inductors,="" power="" devices,="" etc.="" the="" ventilation="" holes="" on="" the="" shielding="" shell="" are="" preferably="" circular,="" and="" the="" number="" of="" holes="" can="" be="" many="" if="" ventilation="" conditions="" are="" satisfied,="" and="" the="" size="" of="" each="" hole="" should="" be="" as="" small="" as="" possible.="" the="" seams="" are="" to="" be="" welded="" to="" ensure="" electromagnetic="" continuity.="" filtering="" measures="" should="" be="" taken="" at="" the="" lead-in="" and="" lead-out="" lines="" of="" the="" shielded="" enclosure.="" for="" electric="" field="" shielding,="" the="" shielding="" case="" must="" be="" grounded.="" for="" magnetic="" field="" shielding,="" the="" shielded="" case="" does="" not="" need="" to="" be="">
