Zkušenosti s designem spínaného zdroje napájení EMI
1. Zdroj EMI spínaného zdroje
Zdroje EMI rušení spínaných zdrojů jsou soustředěny ve výkonových spínačích, usměrňovacích diodách, vysokofrekvenčních transformátorech atd. Rušení spínaných zdrojů z vnějšího prostředí pochází především z jitteru elektrické sítě, úderů blesku, vnějšího záření atd.
(1) Trubka spínače napájení
Elektronka vypínače pracuje ve stavu rychlého cyklu přeměny zapnuto-vypnuto a jak dv/dt, tak di/dt se rychle mění. Proto je trubice výkonového spínače nejen hlavním zdrojem rušení vazby elektrického pole, ale také hlavním zdrojem rušení vazby magnetického pole.
(2) Vysokofrekvenční transformátor
Zdroj EMI vysokofrekvenčních transformátorů je soustředěn v rychlé cyklické transformaci di/dt odpovídající svodové indukčnosti. Proto jsou vysokofrekvenční transformátory důležitým zdrojem interference magnetického pole.
(3) Usměrňovací dioda
Zdroj EMI usměrňovací diody je koncentrován v reverzní obnovovací charakteristice. Bod diskontinuity zpětného zotavovacího proudu bude produkovat vysoké dv/dt v indukčnosti (indukčnost vedení, rozptylová indukčnost atd.), což má za následek silné elektromagnetické rušení.
(4) PCB
Abychom byli přesní, PCB je spojovací kanál pro výše uvedené zdroje rušení. Kvalita DPS přímo odpovídá potlačení výše zmíněných zdrojů EMI.
2. Klasifikace přenosových kanálů spínaného zdroje EMI
(1) Přenosový kanál pro vodivé rušení
(1) Kapacitní vazba
(2) Indukční vazba
(3) Odporová spojka
A. Odporová vodivostní vazba způsobená vnitřním odporem veřejného napájecího zdroje
b. Odporová vodivostní vazba způsobená impedancí společného zemnicího vodiče
C. Odporová vodivostní vazba způsobená impedancí společného vedení
(2) Přenosové kanály pro radiační interferenci
(1) Ve spínaných zdrojích napájení lze součásti a vodiče, které mohou tvořit zdroje rušení záření, považovat za antény a pro analýzu lze použít teorie elektrického dipólu a magnetického dipólu; diody, kondenzátory a výkonové spínací elektronky lze považovat za elektrický dipól, indukční cívku lze považovat za magnetický dipól;
(2) Není-li stínící těleso, je kanálem přenosu elektromagnetických vln generovaným elektrickými dipóly a magnetickými dipóly vzduch (lze předpokládat, že jde o volný prostor);
(3) Pokud existuje stínění, zvažte mezery a otvory ve stínění a analyzujte a zpracujte je podle matematického modelu svodového pole.
3. 9 hlavních opatření k potlačení EMI u spínaných zdrojů
U spínaných zdrojů jsou hlavními příčinami EMI náhlé změny napětí a proudu, tj. vysoké dv/dt a di/dt. Technická opatření pro implementaci EMC návrhu spínaného napájecího zdroje jsou založena hlavně na následujících dvou bodech:
(1) Minimalizovat zdroje rušení generované samotným napájecím zdrojem, používat metody potlačení rušení nebo vyrábět součásti a obvody s menším rušením a provádět přiměřené uspořádání;
(2) Potlačit EMI napájecího zdroje a zlepšit EMS napájecího zdroje pomocí uzemnění, filtrování, stínění a dalších technologií.
Řečeno samostatně, devět hlavních opatření je:
(1) Snižte dv/dt a di/dt (snižte jejich špičkovou hodnotu a zpomalte jejich sklon)
(2) Přiměřená aplikace varistoru ke snížení rázového napětí
(3) Tlumicí síť potlačuje překmit
(4) Pro snížení vysokofrekvenčního EMI použijte diody s měkkými charakteristikami
(5) Aktivní korekce účiníku a další technologie korekce harmonických
(6) Používejte správně navržený síťový filtr
(7) Přiměřená léčba uzemněním
(8) Účinná opatření stínění
(9) Rozumný návrh PCB
