Perjungiamojo maitinimo šaltinio EMI valdymo technologijos analizė
Šiame darbe detaliai išanalizuotas perjungiamo maitinimo šaltinio EMI mechanizmas ir pateikta keletas EMI slopinimo strategijų, taip efektyviai pagerinant perjungiamo maitinimo šaltinio elektromagnetinį suderinamumą.
Perjungiamasis maitinimo šaltinis yra galios elektroninis gaminys, kuriame naudojami galios puslaidininkiniai įtaisai ir integruota galios konvertavimo technologija, elektroninė elektromagnetinė technologija ir automatinio valdymo technologija. Dėl mažo energijos suvartojimo, didelio efektyvumo, mažo tūrio, lengvo svorio, stabilaus darbo, saugumo ir patikimumo bei plataus įtampos stabilizavimo diapazono pranašumų jis plačiai naudojamas kompiuterių, ryšių, elektroninių prietaisų, pramoninio automatinio valdymo srityse, krašto apsaugos ir buitinės technikos. Tačiau perjungimo maitinimo šaltinis turi prastą trumpalaikį atsaką ir yra linkęs į elektromagnetinius trukdžius (EMD), o EMI signalas užima platų dažnių diapazoną ir turi tam tikrą amplitudę. Šie EMI signalai teršia elektromagnetinę aplinką laidumu ir spinduliuote, sukelia ryšio įrangos ir elektroninių prietaisų trikdžius, todėl tam tikru mastu apriboja perjungimo maitinimo šaltinio naudojimą.
1 perjungimo maitinimo šaltinis sukelia elektromagnetinius trukdžius
Elektromagnetiniai trikdžiai (EMI) yra tam tikras elektroninės sistemos ar posistemės veikimo sutrikimas, kurį sukelia netikėti elektromagnetiniai trikdžiai. Jį sudaro trys pagrindiniai elementai: trukdžių šaltinis, tai yra įranga, generuojanti elektromagnetinių trukdžių energiją; Sujungimo kanalas, tai yra kanalas arba terpė elektromagnetiniams trukdžiams perduoti; Jautri įranga, tai yra prietaisai, įranga, posistemės ar sistemos, pažeistos elektromagnetinių trukdžių. Remiantis tuo, pagrindinės elektromagnetinių trukdžių kontrolės priemonės yra šios: trukdžių šaltinių slopinimas, nelaimės kelio nutraukimas, jautrios įrangos reakcijos į trikdžius mažinimas arba elektromagnetinio jautrumo lygio didinimas.
Pagal perjungiamojo maitinimo veikimo principą žinoma, kad perjungimo maitinimo šaltinis pirmiausia išlygina galios dažnio kintamąją srovę į nuolatinę srovę, tada invertuoja į aukšto dažnio kintamąją srovę, o galiausiai išveda per ištaisymą ir filtravimą, kad gautų stabilią nuolatinės srovės įtampą. . Grandinėje galios triodas ir diodas daugiausia veikia perjungimo būsenoje ir veikia mikrosekundžių tvarka; Įjungus ir išjungus triodą ir diodą, kylant ir krintant stipriai kinta srovė, todėl nesunku generuoti radijo dažnių energiją ir formuoti trukdžių šaltinius. Tuo pačiu metu transformatoriaus nuotėkio induktyvumas ir išėjimo diodo atvirkštinės atkūrimo srovės sukeltas pikas taip pat sudarys galimus elektromagnetinius trukdžius.
Perjungimo maitinimo šaltinis paprastai veikia aukštu dažniu, o dažnis yra didesnis nei 02 kHz, todėl jo paskirstytos talpos negalima ignoruoti. Viena vertus, izoliacijos lakštas tarp šilumos kriauklės ir jungiklio vamzdžio kolektoriaus turi didelį kontaktinį plotą ir ploną izoliacijos lakštą, todėl aukšto dažnio tarp jų paskirstytos talpos negalima ignoruoti, o aukšto dažnio srovė srautas į aušintuvą per paskirstytą talpą, o po to į važiuoklės įžeminimą, todėl atsiranda bendrojo režimo trikdžiai; Kita vertus, tarp pirminių impulsinio transformatoriaus pakopų yra paskirstyta talpa, kuri gali tiesiogiai sujungti pirminės apvijos įtampą su antrine apvija ir sukelti bendrojo režimo trikdžius dviejose maitinimo linijose su antrinės nuolatinės srovės išėjimu. apvija.
Todėl perjungimo maitinimo šaltiniai daugiausia yra sutelkti komponentuose, tokiuose kaip perjungimo vamzdžiai, diodai ir aukšto dažnio transformatoriai, taip pat kintamosios srovės įvesties ir ištaisymo išvesties grandinės.
2 Priemonės perjungiamojo maitinimo šaltinio elektromagnetiniams trukdžiams slopinti
Paprastai perjungiamojo maitinimo šaltinio EMI valdymas daugiausia naudoja filtravimo technologiją, ekranavimo technologiją, sandarinimo technologiją ir įžeminimo technologiją. Pagal perdavimo maršrutą EMI trukdžiai gali būti suskirstyti į laidumo trukdžius ir spinduliuotės trukdžius. Perjungiamas maitinimo šaltinis dažniausiai sukelia trikdžius, o jo dažnių diapazonas yra plačiausias, apie 10 kHz-30MHz. Laidųjų trukdžių slopinimo atsakomosios priemonės iš esmės sprendžiamos trijose dažnių juostose: 10kHz-150kHz, 150kHz-10MHz ir daugiau. Įprasti trukdžiai daugiausia yra nuo 10 kHz iki 150 kHz, kuriuos paprastai išsprendžia bendras LC filtras. Įprasto režimo trikdžiai daugiausia yra 150 kHz-10 MHz diapazone, kurie paprastai išsprendžiami naudojant bendrojo režimo atmetimo filtrą. Virš 10 MHz dažnių juostos atsakomosios priemonės – pagerinti filtro formą ir imtis elektromagnetinio ekranavimo priemonių.
2.1 naudojant kintamosios srovės įvesties EMI filtrą.
Paprastai yra du būdai perduoti trukdžių srovę laidininkui: bendrasis režimas ir diferencialinis režimas. Bendrojo režimo trukdžiai yra trukdžiai tarp nešiklio skysčio ir žemės: trukdžių dydis ir kryptis yra vienodi ir jie egzistuoja tarp bet kurios santykinės maitinimo šaltinio žemės arba tarp neutralios linijos ir žemės. Jį daugiausia gamina du/dt, o di/dt taip pat sukuria tam tikrus bendrojo režimo trikdžius. Diferencialinio režimo trukdžiai yra trukdžiai tarp nešančių skysčių: trukdžiai yra vienodo dydžio ir priešingos krypties ir yra tarp fazinės linijos ir neutralios maitinimo šaltinio linijos bei fazinės linijos ir fazinės linijos. Kai trukdžių srovė perduodama laidininku, ji gali pasirodyti tiek bendruoju, tiek diferencialiniu režimu. Tačiau bendrojo režimo trukdžių srovė gali trukdyti naudingiems signalams tik tada, kai ji tampa diferencinio režimo trukdžių srove.
Kintamosios srovės elektros perdavimo linijoje yra dviejų tipų trikdžiai, dažniausiai žemo dažnio diferencialinio režimo trikdžiai ir aukšto dažnio bendrojo režimo trukdžiai. Apskritai diferencialinio režimo trukdžių amplitudė yra maža, dažnis žemas, o sukeliami trukdžiai maži; Bendrojo režimo trukdžiai turi didelę amplitudę ir aukštą dažnį, be to, jie gali skleisti spinduliuotę per laidus, o tai sukelia didelius trukdžius. Jei kintamosios srovės maitinimo šaltinio įvesties gale naudojamas tinkamas EMI filtras, elektromagnetiniai trukdžiai gali būti veiksmingai slopinami. Pagrindinis maitinimo linijos EMI filtro principas parodytas 1 paveiksle, kuriame diferencialinio režimo kondensatoriai C1 ir C2 naudojami diferencialinio režimo trukdžių srovės trumpajam jungimui, o tarpinės linijos įžeminimo kondensatoriai C3 ir C4 naudojami trumpajam sujungimui. sujungti bendrojo režimo trukdžių srovę. Bendrojo režimo droselio ritė sudaryta iš dviejų vienodo storio ritių, suvyniotų ant magnetinės šerdies ta pačia kryptimi. Jei magnetinė jungtis tarp dviejų ritių yra labai artima, nuotėkio induktyvumas bus labai mažas, o tai yra prasta elektros linijos dažnių diapazone.
Režimo reaktyvumas taps labai mažas; Kai apkrovos srovė teka per bendrojo režimo droselį, magnetinio lauko linijos, kurias sukuria nuosekliai fazinėje linijoje sujungtos ritės, yra priešingos toms, kurias sukuria ritės, nuosekliai sujungtos neutralioje linijoje, ir jos panaikina viena kitą. magnetinė šerdis. Todėl net esant didelei apkrovos srovei, magnetinė šerdis nebus prisotinta. Bendrojo režimo trukdžių srovės atveju dviejų ritių generuojami magnetiniai laukai yra ta pačia kryptimi, o tai turės didelį induktyvumą, todėl susilpnins bendrojo režimo trikdžių signalą. Čia bendrojo režimo droselio ritė turėtų būti pagaminta iš ferito magnetinės medžiagos, pasižyminčios dideliu pralaidumu ir geromis dažninėmis charakteristikomis.
