Analiza tehnologiei de control EMI a sursei de alimentare comutatoare
În această lucrare, este analizat în detaliu mecanismul EMI în comutarea sursei de alimentare și sunt prezentate o serie de strategii de suprimare EMI, îmbunătățind astfel în mod eficient compatibilitatea electromagnetică a sursei de comutație.
Sursa de comutare este un fel de produs electronic de putere care utilizează dispozitive semiconductoare de putere și integrează tehnologia de conversie a puterii, tehnologia electromagnetică electronică și tehnologia de control automat. Datorită avantajelor sale de consum redus de energie, eficiență ridicată, volum mic, greutate redusă, lucru stabil, siguranță și fiabilitate și gamă largă de stabilizare a tensiunii, este utilizat pe scară largă în domeniile computerelor, comunicațiilor, instrumentelor electronice, controlului automat industrial, apărarea națională și aparatele de uz casnic. Cu toate acestea, sursa de comutare are un răspuns tranzitoriu slab și este predispusă la interferențe electromagnetice (EMD), iar semnalul EMI ocupă o gamă largă de frecvență și are o anumită amplitudine. Aceste semnale EMI poluează mediul electromagnetic prin conducție și radiații și provoacă interferențe echipamentelor de comunicații și instrumentelor electronice, limitând astfel utilizarea sursei de alimentare comutatoare într-o oarecare măsură.
1 sursă de alimentare comutată provoacă interferențe electromagnetice
Interferența electromagnetică (EMI) este un fel de deteriorare a performanței sistemului sau subsistemului electronic cauzată de perturbări electromagnetice neașteptate. Este format din trei elemente de bază: sursă de interferență, adică echipament care generează energie de interferență electromagnetică; Canal de cuplare, adică canalul sau mediul pentru transmiterea interferențelor electromagnetice; Echipamente sensibile, adică dispozitive, echipamente, subsisteme sau sisteme deteriorate de interferențe electromagnetice. Pe baza acestui fapt, măsurile de bază pentru controlul interferențelor electromagnetice sunt: suprimarea surselor de interferență, întreruperea traseului dezastrului, reducerea răspunsului echipamentelor sensibile la interferențe sau creșterea nivelului de sensibilitate electromagnetică.
Conform principiului de funcționare al comutării sursei de alimentare, se știe că sursa de comutație rectifică mai întâi curentul alternativ de frecvență de alimentare în curent continuu, apoi îl inversează în curent alternativ de înaltă frecvență și, în final, îl emite prin rectificare și filtrare pentru a obține o tensiune de curent continuu stabilă. . În circuit, trioda și dioda de putere funcționează în principal în starea de comutare și funcționează în ordinea microsecundelor; Când trioda și dioda sunt pornite și oprite, curentul se schimbă foarte mult în timpul de creștere și de descreștere, ceea ce este ușor de generat energie de frecvență radio și de a forma surse de interferență. În același timp, inductanța de scurgere a transformatorului și vârful cauzat de curentul invers de recuperare al diodei de ieșire vor forma, de asemenea, potențiale interferențe electromagnetice.
Sursa de comutare funcționează de obicei la frecvență înaltă, iar frecvența este peste 02 kHz, astfel încât capacitatea sa distribuită nu poate fi ignorată. Pe de o parte, foaia de izolație dintre radiatorul și colectorul tubului comutatorului are o zonă mare de contact și o foaie de izolație subțire, astfel încât capacitatea distribuită între ele nu poate fi ignorată la frecvență înaltă, iar curentul de înaltă frecvență va fluxul către radiatorul prin capacitatea distribuită și apoi către masa șasiului, rezultând interferență în modul comun; Pe de altă parte, există o capacitate distribuită între treptele primare ale transformatorului de impulsuri, care poate fuziona direct tensiunea înfășurării primare cu înfășurarea secundară și poate produce interferențe în mod comun pe cele două linii de alimentare cu ieșire DC a secundarului. serpuit, cotit.
Prin urmare, sursele de interferență în alimentarea cu comutație sunt concentrate în principal în componente, cum ar fi tuburile de comutare, diode și transformatoare de înaltă frecvență, precum și circuitele de intrare AC și de ieșire de redresare.
2 Măsuri pentru suprimarea interferențelor electromagnetice ale sursei de comutare
De obicei, controlul EMI al sursei de alimentare cu comutare adoptă în principal tehnologia de filtrare, tehnologia de ecranare, tehnologia de etanșare și tehnologia de împământare. Interferența EMI poate fi împărțită în interferență de conducție și interferență de radiație în funcție de calea de transmisie. Sursa de alimentare comutată conduce în principal interferențe, iar gama sa de frecvență este cea mai largă, aproximativ 10 kHz-30MHz. Contramăsurile de suprimare a interferențelor conduse sunt rezolvate practic în trei benzi de frecvență: 10kHz-150kHz, 150kHz-10MHz și mai sus. Interferența normală este în principal în intervalul de la 10 kHz la 150 kHz, care este în general rezolvată prin filtrul LC general. Interferența în modul comun este în principal în intervalul de 150 kHz-10 MHz, care este de obicei rezolvată prin filtrul de respingere în modul comun. Contramăsurile pentru banda de frecvență de peste 10MHz sunt de a îmbunătăți forma filtrului și de a lua măsuri de ecranare electromagnetică.
2.1 folosind filtrul EMI de intrare AC.
De obicei, există două moduri de a transmite curent de interferență pe conductor: modul comun și modul diferențial. Interferența de mod comun este interferența dintre fluidul purtător și pământ: interferența are aceeași magnitudine și direcție și există între orice pământ relativ al sursei de alimentare sau între linia neutră și pământ. Este produs în principal de du/dt, iar di/dt produce, de asemenea, anumite interferențe în mod comun. Interferența în mod diferențial este interferența dintre fluidele purtătoare: interferența este egală ca mărime și opusă ca direcție și există între linia de fază și linia neutră a sursei de alimentare și linia de fază și linia de fază. Când curentul de interferență este transmis pe conductor, acesta poate apărea atât în modul comun, cât și în modul diferențial. Cu toate acestea, curentul de interferență în mod comun poate interfera cu semnalele utile numai după ce devine curent de interferență în modul diferențial.
Există cele două tipuri de interferență de mai sus în linia de transmisie a energiei AC, de obicei interferența în mod diferențial de joasă frecvență și interferența în modul comun de înaltă frecvență. În general, amplitudinea interferenței în modul diferențial este mică, frecvența este scăzută și interferența cauzată este mică; Interferența în modul comun are amplitudine mare și frecvență înaltă și poate produce, de asemenea, radiații prin fire, ceea ce provoacă interferențe mari. Dacă se folosește un filtru EMI corespunzător la capătul de intrare al sursei de alimentare CA, interferențele electromagnetice pot fi suprimate în mod eficient. Principiul de bază al filtrului EMI al liniei de alimentare este prezentat în Figura 1, în care condensatoarele de mod diferenţial C1 şi C2 sunt utilizate pentru a scurtcircuita curentul de interferenţă în modul diferenţial, în timp ce condensatoarele de împământare ale liniei intermediare C3 şi C4 sunt utilizate pentru a scurtcircuita. circuitul curentului de interferență în modul comun. Bobina de șoc de mod comun este compusă din două bobine cu grosime egală și înfășurate pe un miez magnetic în aceeași direcție. Dacă cuplarea magnetică dintre cele două bobine este foarte apropiată, inductanța de scurgere va fi foarte mică, ceea ce este slab în domeniul de frecvență al liniei de alimentare.
Reactanța modului va deveni foarte mică; Când curentul de sarcină trece prin bobinele de modul comun, liniile de câmp magnetic generate de bobinele conectate în serie pe linia de fază sunt opuse celor generate de bobinele conectate în serie pe linia neutră și se anulează reciproc în miez magnetic. Prin urmare, chiar și în cazul unui curent de sarcină mare, miezul magnetic nu va fi saturat. Pentru curentul de interferență în modul comun, câmpurile magnetice generate de cele două bobine sunt în aceeași direcție, ceea ce va prezenta o inductanță mare, jucând astfel un rol în atenuarea semnalului de interferență în modul comun. Aici, bobina de șoc în mod comun ar trebui să fie făcută din material magnetic de ferită cu permeabilitate ridicată și caracteristici bune de frecvență.
