Aukšto dažnio perjungiamojo maitinimo šaltinio elektromagnetinio suderinamumo projektavimo schema
Jei elektromagnetinių trukdžių (EMI) problema pačiame aukšto dažnio perjungiamajame maitinimo šaltinyje nėra tinkamai sprendžiama, ne tik lengva užteršti elektros tinklą, tiesiogiai paveikti normalų kitos elektros įrangos veikimą, bet ir lengva sudaryti elektromagnetinę taršą įeinančioje erdvėje, dėl kurios kyla aukšto dažnio perjungiamojo maitinimo šaltinio elektromagnetinio suderinamumo (EMC) problema. Šiame straipsnyje nagrinėjami elektromagnetiniai trukdžiai, viršijantys standartą 1200W (24V/50A) aukšto dažnio perjungiamojo maitinimo modulyje, naudojamame geležinkelio signalų maitinimo ekranuose, ir siūlomos tobulinimo priemonės.
Aukšto dažnio perjungiamųjų maitinimo šaltinių sukeliami elektromagnetiniai trikdžiai gali būti suskirstyti į dvi kategorijas: laidinius ir spinduliuojamus. Laidieji trikdžiai plinta per kintamosios srovės maitinimo šaltinius, kurių dažnis mažesnis nei 30 MHz; Spinduliuotės trikdžiai sklinda per erdvę, kurių dažniai svyruoja nuo 30 iki 1000 MHz.
Elektromagnetinių trikdžių šaltinių aukšto dažnio perjungiamuose maitinimo šaltiniuose analizė
Perjungimo galios tranzistoriai veikia aukšto dažnio laidumo ir išjungimo būsenose. Siekiant sumažinti perjungimo nuostolius, pagerinti galios tankį ir bendrą efektyvumą, jungiklio tranzistoriaus atidarymo ir uždarymo greitis tampa vis greitesnis, dažniausiai per kelias mikrosekundes. Jungiklio tranzistorius atsidaro ir užsidaro tokiu greičiu, sudarydamas viršįtampią ir viršįtampio srovę, kurios generuos aukšto dažnio ir aukštos įtampos didžiausias harmonikas ir elektromagnetinius trikdžius erdvės ir kintamosios srovės įvesties linijose.
Tuo pačiu metu, kai aukšto dažnio transformatorius T1 atlieka galios transformaciją, jis generuoja kintamus elektromagnetinius laukus, skleidžiančius elektromagnetines bangas į erdvę, formuojančius spinduliavimo trikdžius. Transformatoriaus paskirstytasis induktyvumas ir talpa sukuria svyravimus, kurie per paskirstytą talpą tarp transformatoriaus pirminių pakopų yra sujungti su kintamosios srovės įvesties grandine, sudarydami laidžius trikdžius.
Kai išėjimo įtampa yra palyginti žema, išėjimo lygintuvo diodas veikia aukšto dažnio perjungimo būsenoje ir taip pat yra elektromagnetinių trukdžių šaltinis.
Dėl diodo laido parazitinio induktyvumo ir sankryžos talpos bei atvirkštinės atkūrimo srovės įtakos jis veikia esant aukštai įtampai ir srovės kitimo greičiui. Kuo ilgesnis diodo atvirkštinio atkūrimo laikas, tuo didesnis didžiausios srovės poveikis ir stipresnis trikdžių signalas, dėl kurio atsiranda aukšto dažnio slopinimo virpesiai, kurie yra diferencinio režimo laidumo trikdžiai.
Visi generuojami elektromagnetiniai signalai perduodami į išorinius maitinimo šaltinius metaliniais laidais, tokiais kaip elektros linijos, signalų linijos ir įžeminimo laidai, formuojant laidumo trikdžius. Spinduliuojamus trikdžius sukelia trukdžių signalai, skleidžiami per laidus ir prietaisus arba sujungiamuosius laidus, veikiančius kaip antenos.
3. Elektromagnetinio suderinamumo dizainas, skirtas aukšto dažnio perjungiamojo maitinimo šaltinio elektromagnetiniams trikdžiams
Prie perjungimo maitinimo šaltinio įėjimo pridėkite galios filtrą, kad slopintumėte perjungiamojo maitinimo šaltinio sukuriamas aukšto lygio harmonikas.
Pridėjus ferito magnetinius žiedus į įvesties ir išvesties elektros linijas, galima slopinti aukšto dažnio bendrą režimą elektros linijose ir sumažinti per elektros linijas skleidžiamą trikdžių energiją.
Maitinimo linija turi būti kuo arčiau įžeminimo laido, kad sumažėtų diferencinio režimo spinduliuotės kilpos plotas; Nukreipkite įvesties kintamosios srovės maitinimo liniją ir išėjimo nuolatinės srovės maitinimo liniją atskirai, kad sumažintumėte elektromagnetinį ryšį tarp įvesties ir išvesties; Signalo linija turi būti nutiesta toliau nuo maitinimo linijos, arti įžeminimo laido ir ne per ilga, kad būtų sumažintas grandinės kilpos plotas; PCB plokštės linijų plotis neturėtų staigiai keistis, o kampai turi būti perkeliami lankais, kiek įmanoma vengiant stačių ar aštrių kampų.
Sumontuokite atjungimo kondensatorius ant lusto ir MOS jungiklio vamzdžių kuo arčiau maitinimo ir įžeminimo kontaktų lygiagrečiai įrenginiui.
Dėl to, kad įžeminimo laide yra Ldi/dt, PCB plokštė ir važiuoklė yra netiesiogiai sujungti variniais stulpeliais. Tiems, kuriems netinka vario stulpelio jungtis, naudojami storesni laidai ir įžeminami šalia.
Pridėkite RC sugerties grandines abiejuose jungiklio vamzdžio galuose ir išėjimo lygintuvo diodą, kad sugertumėte viršįtampią.
