Analys av elektromagnetisk kompatibilitet Designmetod för att byta strömförsörjning
På grund av fördelarna med liten storlek och hög effektfaktor används switchande strömförsörjning i stor utsträckning inom kommunikation, kontroll, dator och andra områden. Men på grund av elektromagnetisk störning är dess vidare tillämpning begränsad i viss utsträckning. Detta dokument kommer att analysera de olika mekanismerna för elektromagnetisk störning av switchande strömförsörjning, och på basis av det, föreslå den elektromagnetiska kompatibilitetsdesignmetoden för att byta strömförsörjning.
Elektromagnetisk interferensanalys av switchande strömförsörjning
Strukturen för omkopplingsströmförsörjningen visas i figur 1. Först likriktas strömfrekvensen AC till DC, och omvandlas sedan till hög frekvens, och slutligen matas ut genom likriktnings- och filtreringskretsen för att erhålla en stabil DC-spänning. Orimlig kretsdesign och layout, mekaniska vibrationer, dålig jordning etc. kommer att orsaka inre elektromagnetiska störningar. Samtidigt är transformatorns läckinduktans och toppen som orsakas av den omvända återställningsströmmen för utgångsdioden också potentiella starka störkällor.
1 Interna störningskällor
● koppla krets
Switchkretsen består huvudsakligen av ett switchrör och en högfrekvenstransformator. Det finns en fördelad kapacitans mellan omkopplarröret och dess kylfläns, höljet och strömförsörjningens interna ledningar. Den du/dt som genereras av den har en relativt stor puls, ett brett frekvensband och rika övertoner. Omkopplingsrörets belastning är den primära spolen i högfrekvenstransformatorn, som är en induktiv belastning. När omkopplarröret som ursprungligen slogs på stängs av, genererar läckinduktansen hos högfrekvenstransformatorn en motelektromotorisk kraft E=-Ldi/dt, och dess värde är proportionellt mot kollektorns strömändringshastighet och proportionell mot läckinduktansen, överlagrad på avstängningen. På avstängningsspänningen bildas en avstängningsspänningstopp, varigenom en ledningsinterferens bildas.
● Likriktardioder för likriktarkretsar
Det finns en omvänd ström när utgångslikriktardioden är avstängd, och tiden den återgår till noll är relaterad till faktorer som kopplingskapacitans. Det kommer att producera en stor strömförändring di/dt under påverkan av transformatorläckageinduktans och andra fördelningsparametrar, och generera starka högfrekventa störningar, frekvensen kan nå tiotals megahertz.
● Falska parametrar
På grund av arbete med en högre frekvens kommer egenskaperna hos lågfrekventa komponenter i strömförsörjningen att förändras, vilket resulterar i brus. Vid höga frekvenser har ströparametrarna ett stort inflytande på kopplingskanalens egenskaper, och den distribuerade kapacitansen blir kanalen för elektromagnetisk interferens.
2 Externa störningskällor
Externa störningskällor kan delas in i strömstörningar och blixtstörningar, och strömstörningar finns i "common mode" och "differential mode". Samtidigt, eftersom växelströmsnätet är direkt anslutet till likriktarbryggan och filterkretsen, i en halv cykel, har endast topptiden för inspänningen inström, vilket resulterar i en mycket låg ineffektfaktor för effekten leverans (cirka 0.6). Dessutom innehåller denna ström ett stort antal övertonskomponenter för ström, vilket kommer att orsaka harmonisk "förorening" till nätet.
EMC Design av switchande strömförsörjning
Det finns tre nödvändiga villkor för elektromagnetisk störning: störningskälla, överföringsmedium och känslig utrustning. Syftet med EMC-design är att förstöra ett av dessa tre tillstånd. För detta är de viktigaste metoderna som används: kretsåtgärder, EMI-filtrering, skärmning, anti-interferensdesign för kretskort etc.
1 Mjuk kopplingsteknik för att minska kopplingsförluster och kopplingsljud
Mjuk växling är en avancerad kopplingsteknik baserad på resonansteknik eller med styrteknik i nollspänning/strömtillstånd utvecklad på basis av hårdväxling.
Realiseringsmetoden för mjuk omkoppling är: lägga till små induktorer, kondensatorer och andra resonanskomponenter i den ursprungliga kretsen, införa resonans före och efter omkopplingsprocessen och eliminera överlappningen av spänning och ström. Figur 2 visar en grundläggande kopplingsenhet som använder mjuk kopplingsteknik.
Använd avskärmning för att undertrycka utstrålade och inducerade störningar
Interferensspektrumet för switchande strömförsörjning är koncentrerat i frekvensbandet under 30MHz, och diametern r<λ 2π="" is="" mainly="" an="" electromagnetic="" field="" of="" near-field="" nature,="" and="" it="" is="" a="" low-impedance="" field.="" materials="" with="" good="" electrical="" conductivity="" can="" be="" used="" to="" shield="" the="" electric="" field,="" while="" materials="" with="" high="" magnetic="" permeability="" can="" be="" used="" to="" shield="" the="" magnetic="" field.="" in="" addition,="" effective="" shielding="" measures="" should="" be="" taken="" for="" transformers,="" inductors,="" power="" devices,="" etc.="" the="" ventilation="" holes="" on="" the="" shielding="" shell="" are="" preferably="" circular,="" and="" the="" number="" of="" holes="" can="" be="" many="" if="" ventilation="" conditions="" are="" satisfied,="" and="" the="" size="" of="" each="" hole="" should="" be="" as="" small="" as="" possible.="" the="" seams="" are="" to="" be="" welded="" to="" ensure="" electromagnetic="" continuity.="" filtering="" measures="" should="" be="" taken="" at="" the="" lead-in="" and="" lead-out="" lines="" of="" the="" shielded="" enclosure.="" for="" electric="" field="" shielding,="" the="" shielding="" case="" must="" be="" grounded.="" for="" magnetic="" field="" shielding,="" the="" shielded="" case="" does="" not="" need="" to="" be="">
