Analýza metody návrhu elektromagnetické kompatibility pro spínané napájení
Vzhledem k výhodám malých rozměrů a vysokého účiníku je spínaný zdroj široce používán v komunikačních, řídicích, počítačových a dalších oborech. Vlivem elektromagnetického rušení je však jeho další uplatnění do určité míry omezeno. Tento článek bude analyzovat různé mechanismy elektromagnetického rušení spínaných zdrojů a na jejich základě navrhnout metodu návrhu elektromagnetické kompatibility spínaného zdroje.
Analýza elektromagnetického rušení spínaného zdroje
Struktura spínaného napájecího zdroje je znázorněna na obrázku 1. Nejprve je napájecí frekvence AC usměrněna na stejnosměrnou a poté převedena na vysokofrekvenční a nakonec vyvedena přes usměrňovací a filtrační obvod, aby se získalo stabilní stejnosměrné napětí. Nerozumný návrh a uspořádání obvodu, mechanické vibrace, špatné uzemnění atd. způsobí vnitřní elektromagnetické rušení. Současně svodová indukčnost transformátoru a špička způsobená zpětným zotavovacím proudem výstupní diody jsou také potenciální silné zdroje rušení.
1 Vnitřní zdroje rušení
● spínací obvod
Spínací obvod se skládá hlavně ze spínací trubice a vysokofrekvenčního transformátoru. Mezi trubicí spínače a jeho chladičem, krytem a vnitřními vodiči napájecího zdroje je rozdělená kapacita. Jím generovaný du/dt má relativně velký puls, široké frekvenční pásmo a bohaté harmonické. Zátěž spínací trubice je primární cívkou vysokofrekvenčního transformátoru, což je indukční zátěž. Když je původně zapnutá spínací trubice vypnuta, svodová indukčnost vysokofrekvenčního transformátoru generuje protielektromotorickou sílu E=-Ldi/dt a její hodnota je úměrná rychlosti změny proudu kolektoru. a úměrné svodové indukčnosti, superponované na vypnuto Na vypínacím napětí se vytvoří špička vypínacího napětí, čímž se vytvoří vodivostní interference.
● Usměrňovací diody pro usměrňovací obvody
Když je výstupní usměrňovací dioda odpojena, dochází ke zpětnému proudu a doba, kdy se vrátí na nulu, souvisí s faktory, jako je kapacita přechodu. Bude produkovat velkou změnu proudu di/dt pod vlivem svodové indukčnosti transformátoru a dalších distribučních parametrů a generovat silné vysokofrekvenční rušení, frekvence může dosahovat desítek megahertzů.
● Falešné parametry
Vlivem práce na vyšší frekvenci se změní charakteristika nízkofrekvenčních součástek ve spínaném zdroji, což má za následek šum. Při vysokých frekvencích mají rozptylové parametry velký vliv na charakteristiky vazebního kanálu a distribuovaná kapacita se stává kanálem elektromagnetického rušení.
2 Vnější zdroje rušení
Vnější zdroje rušení lze rozdělit na rušení výkonu a rušení bleskem a rušení napájení existuje v „běžném režimu“ a „rozdílovém režimu“. Současně, protože střídavá síť je přímo připojena k usměrňovacímu můstku a filtračnímu obvodu, v polovině cyklu má vstupní proud pouze doba špičky vstupního napětí, což má za následek velmi nízký vstupní účiník výkonu. zásobování (asi 0.6). Navíc tento proud obsahuje velké množství proudových harmonických složek, které způsobí harmonické "znečištění" sítě.
EMC Návrh spínaného napájecího zdroje
Pro elektromagnetické rušení jsou nutné tři podmínky: zdroj rušení, přenosové médium a citlivé zařízení. Účelem návrhu EMC je zničit jednu z těchto tří podmínek. K tomu jsou hlavními přijatými metodami: měření obvodu, filtrování EMI, stínění, návrh desky s plošnými spoji proti rušení atd.
1 Technologie měkkého spínání pro snížení spínacích ztrát a hluku při spínání
Měkké spínání je pokročilá spínací technologie založená na rezonanční technologii nebo využívající technologii řízení ve stavu nula napětí/proud vyvinutá na bázi tvrdého spínání.
Způsob realizace měkkého spínání je: přidání malých tlumivek, kondenzátorů a dalších rezonančních součástek do původního obvodu, zavedení rezonance před a po procesu spínání a eliminace překrývání napětí a proudu. Obrázek 2 ukazuje základní spínací jednotku využívající technologii měkkého spínání.
Použijte stínění k potlačení vyzařovaného a indukovaného rušení
Rušivé spektrum spínaného zdroje je soustředěno ve frekvenčním pásmu pod 30MHz a průměr 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="">
