Elektromagnetinio suderinamumo dizaino sprendimas aukšto dažnio perjungiamam maitinimo šaltiniui
Jei paties aukšto dažnio perjungiamojo maitinimo šaltinio elektromagnetinių trukdžių (EMI) problema nebus sprendžiama tinkamai, tai ne tik lengvai užterš elektros tinklą ir tiesiogiai paveiks normalų kitos elektros įrangos veikimą, bet ir lengvai sudarys elektromagnetinę taršą. į erdvę, todėl kyla aukšta dažnio perjungimo maitinimo šaltinio elektromagnetinio suderinamumo (EMS) problema. Šiame straipsnyje analizuojami elektromagnetiniai trikdžiai, viršijantys standartinę 1200W (24V/50A) aukšto dažnio komutuojamojo maitinimo modulio, naudojamo geležinkelio signalų maitinimo blokuose, problemą, ir siūlomos tobulinimo priemonės.
Elektromagnetiniai trikdžiai, kuriuos sukelia aukšto dažnio perjungimo maitinimo šaltinis, gali būti suskirstyti į dvi kategorijas: laidinius ir spinduliuotės trikdžius. Vykdomas priekabiavimas perduodamas per kintamosios srovės maitinimo šaltinį, kurio dažnis mažesnis nei 30 MHz; spinduliuojamas priekabiavimas perduodamas per erdvę, kurio dažnis yra nuo 30 iki 1000 MHz.
Aukšto dažnio komutuojamojo maitinimo šaltinių elektromagnetinių trikdžių šaltinių analizė
Lygintuvas ir maitinimo vamzdis Q1 grandinėje, maitinimo vamzdžiai Q2-Q5 grandinėje, parodytoje 1b paveiksle, aukšto dažnio transformatorius T1 ir išėjimo lygintuvo diodai D1-D2 yra pagrindiniai elektromagnetinių trikdžių šaltiniai, kai veikia dažnio perjungimo maitinimo šaltinis. Konkrečiai analizuokite, kaip nurodyta toliau.
Aukštos eilės harmonikos, susidarančios lygintuvo ištaisymo proceso metu, sukels laidumo ir spinduliuotės trikdžius išilgai elektros linijos.
Perjungimo maitinimo vamzdis veikia aukšto dažnio įjungimo ir išjungimo būsenoje. Siekiant sumažinti perjungimo nuostolius ir pagerinti galios tankį bei bendrą efektyvumą, perjungimo vamzdis įsijungia ir išsijungia vis greičiau, paprastai per kelias mikrosekundes. Įjungiant ir išjungiant tokiu greičiu susidaro viršįtampio įtampa ir viršįtampio srovė, kuri sukuria aukšto dažnio ir aukštos įtampos smailės harmonikas, sukeliančias elektromagnetinius trikdžius erdvėje ir kintamosios srovės įvesties linijose.
Nors aukšto dažnio transformatorius T1 atlieka galios konvertavimą, jis sukuria kintamąjį elektromagnetinį lauką ir spinduliuoja elektromagnetines bangas į erdvę, sukeldamas radiacinį priekabiavimą. Transformatoriaus paskirstytasis induktyvumas ir talpa sukuria svyravimus ir yra sujungti su kintamosios srovės įvesties kilpa per paskirstytą talpą tarp transformatoriaus pirminės ir antrinės pakopos, sudarydamos laidius trikdžius.
Kai išėjimo įtampa yra santykinai žema, išėjimo lygintuvo diodas veikia aukšto dažnio perjungimo būsenoje, kuri taip pat yra elektromagnetinių trikdžių šaltinis.
Dėl diodo švino parazitinio induktyvumo, sandūros talpos ir atvirkštinės atkūrimo srovės įtakos jis veikia esant labai aukštai įtampai ir srovės pokyčiams. Kuo ilgesnis diodo atvirkštinio atkūrimo laikas, tuo didesnis didžiausios srovės poveikis. , tuo stipresnis tampa trikdžių signalas, dėl kurio atsiranda aukšto dažnio susilpnintas virpesys, kuris yra tam tikras diferencinio režimo laidumo sutrikimas.
Visi šie generuojami elektromagnetiniai signalai perduodami į išorinį maitinimo šaltinį metaliniais laidais, tokiais kaip maitinimo linijos, signalų linijos ir įžeminimo laidai, sudarant laidius trikdžius. Spinduliuojamus trikdžius sukelia trikdžių signalai, sklindantys per laidus ir įrenginius arba per jungtis, kurios veikia kaip antenos.
3. Elektromagnetinio suderinamumo projektas, skirtas aukšto dažnio perjungiamojo maitinimo šaltinio elektromagnetiniams trikdžiams
Pridėkite galios filtrą prie perjungimo maitinimo šaltinio įvado, kad slopintumėte perjungiamojo maitinimo generuojamą aukšto lygio harmoniką.
Įvesties ir išvesties elektros linijas pridedant ferito magnetinį žiedą, ne tik slopinamas aukšto dažnio bendras režimas elektros linijose, bet ir sumažinama per elektros linijas sklindanti trikdžių energija.
Laikykite maitinimo liniją kuo arčiau įžeminimo laido, kad sumažintumėte diferencinio režimo spinduliuotės kilpos plotą; įvesties kintamosios srovės maitinimo liniją ir išėjimo nuolatinės srovės maitinimo liniją nukreipkite atskirai, kad sumažintumėte įvesties ir išvesties elektromagnetinę jungtį; laikykite signalo liniją atokiai nuo elektros linijos ir arti žemės. Linijos turi būti nutiestos, o linijos neturi būti per ilgos, kad sumažintų kilpos plotą; PCB plokštės linijų plotis neturėtų būti staigus, kampuose naudokite lankinius perėjimus ir stenkitės nenaudoti stačių kampų ar aštrių kampų.
Ant lusto ir MOS jungiklio vamzdelio sumontuokite atjungimo kondensatorius kuo arčiau įrenginio maitinimo ir įžeminimo kontaktų lygiagrečiai.
Kadangi įžeminimo laide yra Ldi/dt, PCB plokštė ir važiuoklė yra netiesiogiai sujungti naudojant varinius stulpelius. Tiems, kurie netinka jungti su variniais stulpeliais, reikėtų naudoti storesnius laidus ir įžeminti šalia.
Pridėkite RC sugerties grandinę abiejuose jungiklio vamzdžio galuose ir išėjimo lygintuvo diodą, kad sugertumėte viršįtampio įtampą.
