Особенности коммуникационных импульсных источников питания
С развитием современной электронной техники и силовых устройств импульсные источники питания нашли широкое применение в системах связи, автоматического управления, бытовой технике и других областях благодаря своим небольшим размерам, небольшому весу, высоким характеристикам и высокой надежности, особенно в программно-управляемых системах. Коммутация, оптическая передача данных, беспроводные базовые станции, системы кабельного телевидения и IP-сети являются основой нормальной работы оборудования информационных технологий. Однако импульсный источник питания связи обычно использует технологию широтно-импульсной модуляции (ШИМ), а его переключающие устройства работают в высокочастотном состоянии «включено-выключено». Поскольку высокочастотный быстрый переходный процесс сам по себе является источником электромагнитных помех, генерируемый им сигнал электромагнитных помех (ЭМП) имеет широкий частотный диапазон и определенную амплитуду. Он будет загрязнять электромагнитную среду посредством проводимости и излучения, а также вызывать помехи в коммуникационном оборудовании и электронных продуктах. Кроме того, импульсный источник питания связи должен обладать высокой способностью противостоять электромагнитным помехам, особенно ударам молнии, скачкам напряжения, напряжению сети, электрическому полю, магнитному полю, электромагнитным волнам, электростатическому разряду, последовательности импульсов, падению напряжения, радиочастотному электромагнитному полю. устойчивость к проводимости и излучению. Такие элементы, как устойчивость, кондуктивное излучение и излучение, должны соответствовать требованиям соответствующих стандартов ЭМС.
В Китае в 1980-х и 1990-х годах в целях усиления контроля над нынешним внутренним электромагнитным загрязнением были сформулированы некоторые стандарты, соответствующие международным стандартам, такие как стандарты CISPR и IEC801. С момента вступления в силу обязательной сертификации Китая (ChinaCompulsoryCertification)-K 1 августа 2003 г. началась «лихорадка ЭМС». Исследование и контроль электромагнитных помех на близком расстоянии привлекают все больше внимания исследователей электроники. Новая горячая точка в области исследований. В этой статье систематически обсуждаются соответствующие технологии подавления механизма генерации электрических помех импульсного источника питания связи.
1 Характеристики коммутационного источника питания связи и механизм возникновения электромагнитных помех
1.1 Основные характеристики импульсного источника питания
Существует четыре основные характеристики импульсного источника питания:
①Местоположение относительно ясное. В основном ориентируемся на силовые коммутационные устройства, диоды, радиаторы и высокочастотные трансформаторы, подключенные к ним;
②Устройство преобразования энергии работает в режиме переключения. Поскольку импульсный источник питания представляет собой устройство преобразования энергии, которое работает в переключающем состоянии, скорость изменения его напряжения и тока очень высока, а интенсивность создаваемых помех относительно велика;
③ Подключение силовой печатной платы (PCB) обычно выполняется вручную. Такое расположение делает его очень случайным, что увеличивает сложность извлечения параметров распределения печатных плат, а также прогнозирования и оценки помех ближнего поля;
④ Частота переключения велика: от десятков тысяч Гц до нескольких мегагерц. Основными формами помех являются помехи проводимости и помехи ближнего поля.
1.2 Механизм электромагнитных помех
1.2.1 Электромагнитные помехи, создаваемые коммутационными цепями
Схема переключения является ядром импульсного источника питания. В основном он состоит из переключающей трубки и высокочастотного трансформатора. Генерируемый им dv/dt представляет собой импульс сравнительно большой амплитуды, широкой полосы частот и богатых гармоник. Существуют две основные причины возникновения таких импульсных помех: с одной стороны, нагрузкой трубки переключателя является первичная обмотка высокочастотного трансформатора, являющаяся индуктивной нагрузкой. В момент включения трубки переключателя первичная катушка генерирует большой пусковой ток, и на обоих концах первичной катушки появляется высокое пиковое напряжение; при выключении трубки переключателя из-за потока рассеяния первичной катушки часть энергии. Если нет передачи от первичной катушки к вторичной катушке, эта часть энергии, запасенная в индукторе, будет образовывать затухающий колебание со всплеском с емкостью и сопротивлением в коллекторной цепи, которое накладывается на напряжение выключения, образуя всплеск напряжения выключения. Это прерывание напряжения источника питания приведет к такому же переходному пусковому току намагничивания, как и при включении первичной обмотки, и этот шум будет передаваться на входные и выходные клеммы, образуя кондуктивные помехи. С другой стороны, высокочастотная токовая петля переключения, образованная первичной катушкой импульсного трансформатора, переключающей трубкой и конденсатором фильтра, может генерировать большое пространственное излучение и формировать радиационные помехи.
1.2.2 Помехи, вызванные обратным временем восстановления диода. Когда выпрямительный диод в высокочастотной схеме выпрямления является прямопроводящим, через него протекает большой прямой ток. Когда он смещен в обратном направлении и включен в положение отсечки, из-за присутствия накапливается больше носителей, поэтому ток будет течь в противоположном направлении в течение определенного периода времени, прежде чем носители исчезнут, что приведет к резкому уменьшению обратного восстановления. ток исчезновения носителей и большое изменение тока
