Схема расчета электромагнитной совместимости высокочастотного импульсного источника питания
Если проблема электромагнитных помех (EMI), существующая в самом высокочастотном импульсном источнике питания, не решена должным образом, можно не только легко вызвать загрязнение электросети, напрямую влияя на нормальную работу другого электрооборудования, но и легко образуют электромагнитное загрязнение во входном пространстве, что приводит к проблеме электромагнитной совместимости (ЭМС) высокочастотного импульсного источника питания. Данная статья посвящена анализу электромагнитных помех, превышающих стандартные, в высокочастотном импульсном модуле питания мощностью 1200 Вт (24 В/50 А), используемом в экранах электропитания железнодорожных сигналов, и предлагает меры по улучшению.
Электромагнитные помехи, создаваемые высокочастотными импульсными источниками питания, можно разделить на две категории: кондуктивные помехи и излучаемые помехи. Кондуктивные помехи распространяются через источники переменного тока с частотой ниже 30 МГц; Радиационные возмущения распространяются в пространстве с частотами от 30 до 1000 МГц.
Анализ источников электромагнитных помех в высокочастотных импульсных источниках питания
Импульсные силовые транзисторы работают в высокочастотном состоянии проводимости и отсечки. Чтобы уменьшить потери при переключении, улучшить удельную мощность и общую эффективность, скорость открытия и закрытия переключающего транзистора становится все быстрее и быстрее, обычно за несколько микросекунд. Коммутационный транзистор открывается и закрывается с этой скоростью, образуя импульсное напряжение и импульсный ток, которые будут генерировать высокочастотные и высоковольтные пиковые гармоники и электромагнитные помехи в пространстве и входных линиях переменного тока.
Одновременно с тем, как высокочастотный трансформатор Т1 осуществляет преобразование мощности, он генерирует переменные электромагнитные поля, излучающие электромагнитные волны в пространство, образуя радиационные возмущения. Распределенная индуктивность и емкость трансформатора генерируют колебания, которые передаются во входную цепь переменного тока через распределенную емкость между первичными каскадами трансформатора, образуя проводящие помехи.
Когда выходное напряжение относительно низкое, выходной выпрямительный диод работает в высокочастотном режиме переключения и также является источником электромагнитных помех.
Из-за паразитной индуктивности и емкости перехода вывода диода, а также влияния обратного тока восстановления он работает при высоких скоростях изменения напряжения и тока. Чем дольше время обратного восстановления диода, тем сильнее влияние пикового тока и тем сильнее сигнал помехи, что приводит к высокочастотным затухающим колебаниям, которые представляют собой нарушение проводимости дифференциального режима.
Все генерируемые электромагнитные сигналы передаются к внешним источникам питания через металлические провода, такие как линии электропередачи, сигнальные линии и заземляющие провода, образуя проводящие помехи. Излучаемые помехи вызываются сигналами помех, излучаемыми через провода и устройства или между соединительными проводами, действующими как антенны.
3. Конструкция электромагнитной совместимости для высокочастотных импульсных источников питания. Электромагнитные помехи.
Добавьте фильтр мощности на входе импульсного источника питания для подавления высших гармоник, генерируемых импульсным источником питания.
Добавление ферритовых магнитных колец к входным и выходным линиям электропередачи может подавить высокочастотный синфазный режим в линиях электропередачи и уменьшить энергию помех, излучаемую через линии электропередачи.
Линия электропередачи должна располагаться как можно ближе к заземляющему проводу, чтобы уменьшить площадь контура излучения дифференциального режима; Прокладывайте входную линию питания переменного тока и выходную линию питания постоянного тока отдельно, чтобы уменьшить электромагнитную связь между входом и выходом; Сигнальная линия должна быть проложена вдали от линии электропередачи, близко к заземляющему проводу и не слишком длинна, чтобы уменьшить площадь контура цепи; Ширина линий на печатной плате не должна резко меняться, а углы должны переходить дугами, по возможности избегая прямых или острых углов.
Установите развязывающие конденсаторы на микросхему и трубки МОП-переключателя как можно ближе к выводам питания и заземления параллельно устройству.
Благодаря наличию Ldi/dt в заземляющем проводе печатная плата и шасси косвенно соединены медными опорами. Для тех, которые не подходят для подключения медного столба, используются более толстые провода и заземляются рядом.
Добавьте RC-цепи поглощения на обоих концах трубки переключателя и выходного выпрямительного диода для поглощения перенапряжения.
