Perjungiamojo maitinimo šaltinio EMI modeliavimo projektavimas
Didėjant perjungimo dažniui ir galios tankiui, perjungiamojo maitinimo šaltinio elektromagnetinė aplinka tampa vis sudėtingesnė, o jos elektromagnetinis suderinamumas tapo pagrindiniu akcentu ir dideliu maitinimo šaltinio projektavimo sunkumu. Taikant įprastą projektavimo metodą, EMS problema sprendžiama empiriniu projektavimu, o EMC problema gali būti galutinai svarstyta tik sukūrus prototipą. Tradicinė EMC priemonė gali pridėti tik papildomų komponentų, kurie gali turėti įtakos pradiniam valdymo kilpos pralaidumui, todėl blogiausiu atveju gali būti perprojektuota visa sistema ir padidės projektavimo išlaidos. Siekiant išvengti tokios situacijos, būtina atsižvelgti į EMC problemas projektavimo procese, tam tikru tikslumu išanalizuoti ir numatyti perjungimo maitinimo EMI bei tobulinti dizainą pagal trukdžių mechanizmą ir jų pasiskirstymą kiekvienoje dažnių juostoje. sumažinti EMI lygį, taip sumažinant projektavimo išlaidas.
2 perjungiamojo maitinimo šaltinio EMI charakteristikos ir klasifikacija
Norint numatyti perjungiamojo maitinimo šaltinio atliekamus elektromagnetinius trukdžius, būtina išsiaiškinti jų generavimo mechanizmą ir triukšmo šaltinių charakteristikas. Dėl maitinimo jungiklio vamzdžio didelio greičio perjungimo jo įtampa ir srovės kitimo greitis yra labai dideli, o kylančiame krašte ir krintančioje briaunoje yra daug aukštesnių harmonikų, todėl elektromagnetinių trukdžių intensyvumas yra didelis; Perjungiamojo maitinimo elektromagnetiniai trukdžiai daugiausia koncentruojami šalia diodų, galios perjungimo įrenginių, radiatorių ir su jais prijungtų aukšto dažnio transformatorių; Kadangi perjungimo vamzdžio perjungimo dažnis svyruoja nuo dešimčių kHz iki kelių MHz, perjungiamojo maitinimo šaltinio trikdžių formos daugiausia yra laidieji trukdžiai ir artimojo lauko trukdžiai. Tarp jų laidieji trukdžiai bus įpurškiami į elektros tinklą per triukšmo sklidimo kelią ir trukdys kitiems prie elektros tinklo prijungtiems įrenginiams.
Laidieji perjungimo maitinimo trikdžiai gali būti suskirstyti į dvi kategorijas.
1) Diferencialinio režimo (DM) trikdžiai. DM triukšmą daugiausia sukelia di/dt. Per parazitinį induktyvumą ir varžą jis plinta kilpoje tarp įtampingo laido ir nulinio laido, generuodamas srovę Idm tarp dviejų laidų, kuri nesudaro kilpos su įžeminimo laidu.
2) bendrojo režimo (CM) trikdžiai. CM triukšmą daugiausia sukelia dv/dt. Klaidinga PCB talpa sklinda kilpoje tarp dviejų elektros linijų ir žemės, o trukdžiai įsiskverbia tarp linijos ir žemės. Trikdžių srovė teka per pusę kiekvienoje iš dviejų linijų, o įžeminimas yra bendra kilpa. Faktinėje grandinėje dėl nesubalansuotos linijos varžos bendrojo režimo signalo trukdžiai bus paversti skersinio perkalbėjimo trukdžiais, kuriuos nėra lengva pašalinti.
Perjungimo maitinimo šaltinio EMI modeliavimo analizė
Teoriškai kalbant, nesvarbu, ar tai būtų laiko srities modeliavimas, ar dažnio srities modeliavimas, kol bus sukurtas pagrįstas analizės modelis, modeliavimo rezultatai gali teisingai atspindėti sistemos EMI kvantavimo laipsnį.
Laiko srities modeliavimo metodas turi sukurti grandinės modelį, apimantį visus keitiklio komponentų parametrus, naudoti PSPICE arba Sabre programinę įrangą modeliavimo analizei ir naudoti greitą Furjė analizės įrankį, kad gautų EMI spektro bangos formą. Šis metodas buvo patikrintas DM triukšmo analizėje. Tačiau dėl netiesinių puslaidininkinių įtaisų, tokių kaip MOSFET ir IGBT perjungiamojo maitinimo šaltinio, charakteristikos ir kintamieji parametrai daro modelį labai sudėtingą, o perjungiamojo maitinimo šaltinio grandinės topologija nuolat keičiasi, kai jis veikia, o tai sukelia nekonvergencijos problemą. simuliacija. Tiriant CM triukšmą, turi būti įtraukti visi parazitinių elementų parametrai. Dėl parazitinių parametrų įtakos FFT rezultatus sunku suderinti su eksperimentiniais rezultatais. Perjungimo galios keitikliai paprastai veikia dideliame laiko konstantų diapazone, daugiausia apimantys tris laiko konstantų grupes: laiko konstantas, susijusias su pagrindiniu išėjimo gnybto dažniu (dešimtis ms); Laiko konstanta (dešimtimis μs), susijusi su perjungimo elementų perjungimo dažniu; Laiko konstanta (keli ns), susijusi su kilimo ir kritimo laiku, kai įjungiamas arba išjungiamas perjungimo elementas.
Dėl šios priežasties laiko srities modeliavime turi būti naudojamas labai mažas skaičiavimo žingsnis, o skaičiavimas užtrunka daug laiko; Be to, rezultatai, gauti taikant laiko srities metodą, dažnai negali aiškiai išanalizuoti įvairių grandinės kintamųjų įtakos trikdžiams, negali išsamiai paaiškinti perjungiamo maitinimo šaltinio EMI elgesio, trūksta EMI mechanizmo sprendimo ir negali pateikti. aiškus EMI mažinimo sprendimas.
