Schema de proiectare de compatibilitate electromagnetică pentru sursa de alimentare cu comutare de înaltă frecvență
Dacă problema interferenței electromagnetice (EMI) existentă în sursa de alimentare cu comutare de înaltă frecvență în sine nu este tratată corespunzător, nu este doar ușor să provocați poluarea rețelei electrice, afectând direct funcționarea normală a altor echipamente electrice, ci și ușor de formează poluare electromagnetică în spațiul de intrare, rezultând problema de compatibilitate electromagnetică (EMC) a sursei de alimentare cu comutare de înaltă frecvență. Acest articol se concentrează pe analiza interferențelor electromagnetice care depășesc standardul în modulul de alimentare cu comutație de înaltă frecvență de 1200W (24V/50A) utilizat în ecranele de alimentare cu semnal feroviar și propune măsuri de îmbunătățire.
Perturbațiile electromagnetice generate de sursele de alimentare cu comutație de înaltă frecvență pot fi împărțite în două categorii: perturbații conduse și perturbații radiate. Perturbațiile conduse se propagă prin surse de curent alternativ cu frecvențe sub 30MHz; Perturbarea radiațiilor se propagă prin spațiu, cu frecvențe cuprinse între 30 și 1000 MHz.
Analiza surselor de perturbații electromagnetice în sursele de alimentare cu comutare de înaltă frecvență
Tranzistoarele de putere comutatoare funcționează în stări de conducție de înaltă frecvență și de întrerupere. Pentru a reduce pierderile de comutare, pentru a îmbunătăți densitatea puterii și eficiența generală, viteza de deschidere și închidere a tranzistorului comutator devine din ce în ce mai rapidă, de obicei în câteva microsecunde. Tranzistorul comutator se deschide și se închide la această viteză, formând supratensiune și curent de supratensiune, care vor genera armonici de vârf de înaltă frecvență și de înaltă tensiune și interferențe electromagnetice pe liniile de intrare în spațiu și AC.
În același timp, transformatorul de înaltă frecvență T1 realizează transformarea puterii, generează câmpuri electromagnetice alternante, radiind unde electromagnetice în spațiu, formând perturbări de radiație. Inductanța distribuită și capacitatea transformatorului generează oscilații, care sunt cuplate la circuitul de intrare AC prin capacitatea distribuită între treptele primare ale transformatorului, formând perturbații conductoare.
Când tensiunea de ieșire este relativ scăzută, dioda redresoare de ieșire funcționează într-o stare de comutare de înaltă frecvență și este, de asemenea, o sursă de interferență electromagnetică.
Datorită inductanței parazitare și capacității de joncțiune a conductorului diodei, precum și influenței curentului de recuperare inversă, funcționează la viteze de schimbare a tensiunii și curentului înalte. Cu cât timpul de recuperare invers al diodei este mai lung, cu atât este mai mare impactul curentului de vârf și semnalul de perturbare este mai puternic, rezultând o oscilație de atenuare de înaltă frecvență, care este o perturbare a conducției în mod diferențial.
Toate semnalele electromagnetice generate sunt transmise la surse de alimentare externe prin fire metalice, cum ar fi liniile de alimentare, liniile de semnal și firele de împământare, formând perturbații conductoare. Perturbațiile radiate sunt cauzate de semnale de interferență radiate prin fire și dispozitive sau prin fire de interconectare care acționează ca antene.
3. Proiectare de compatibilitate electromagnetică pentru sursa de alimentare cu comutare de înaltă frecvență Perturbare electromagnetică
Adăugați un filtru de putere la intrarea sursei de alimentare în comutație pentru a suprima armonicile de ordin înalt generate de sursa de alimentare în comutație.
Adăugarea de inele magnetice de ferită la liniile de alimentare de intrare și de ieșire poate suprima modul comun de înaltă frecvență în cadrul liniilor de alimentare și poate reduce energia perturbatoare radiată prin liniile de alimentare.
Linia de alimentare trebuie să fie cât mai aproape posibil de firul de împământare pentru a reduce zona buclei de radiație în modul diferențial; Direcționați linia de alimentare CA de intrare și linia de alimentare CC de ieșire separat pentru a reduce cuplarea electromagnetică între intrare și ieșire; Linia de semnal trebuie direcționată departe de linia de alimentare, aproape de firul de împământare și nu prea lung pentru a reduce zona buclei a circuitului; Lățimea liniilor de pe placa PCB nu trebuie să se schimbe brusc, iar colțurile ar trebui să fie trecute cu arce, evitând pe cât posibil unghiurile drepte sau colțurile ascuțite.
Instalați condensatori de decuplare pe cipul și tuburile comutatorului MOS cât mai aproape posibil de pinii de alimentare și de masă paraleli cu dispozitivul.
Datorită prezenței Ldi/dt în firul de împământare, placa PCB și șasiul sunt conectate indirect prin stâlpi de cupru. Pentru cei care nu sunt potriviti pentru conexiunea stâlpului de cupru, se folosesc fire mai groase și împământate în apropiere.
Adăugați circuite de absorbție RC la ambele capete ale tubului comutatorului și a diodei redresoare de ieșire pentru a absorbi supratensiunea.
