Elektromagnetisk kompatibilitetsdesignlösning för högfrekvent strömförsörjning
Om problemet med elektromagnetisk störning (EMI) för själva högfrekventa strömförsörjningen inte hanteras väl, kommer det inte bara lätt att orsaka förorening av elnätet och direkt påverka den normala driften av annan elektrisk utrustning, utan också lätt bilda elektromagnetisk förorening ut i rymden, vilket resulterar i högt problem med elektromagnetisk kompatibilitet (EMC) med frekvensomkopplingsströmförsörjning. Den här artikeln fokuserar på att analysera den elektromagnetiska störningen som överstiger standardproblemet med 1200W (24V/50A) högfrekvent switchande strömförsörjningsmodul som används i strömförsörjningspaneler för järnvägssignaler, och föreslår förbättringsåtgärder.
Den elektromagnetiska störningen som genereras av högfrekvent strömförsörjning kan delas in i två kategorier: ledningsstörning och strålningsstörning. Utförda trakasserier sänds via nätaggregatet, med en frekvens under 30MHz; utstrålade trakasserier sänds genom rymden, med en frekvens mellan 30 och 1000MHz.
Analys av elektromagnetiska störningskällor för högfrekvent strömförsörjning
Likriktaren och kraftröret Q1 i kretsen, kraftrören Q2~Q5 i kretsen i fig. 1b, högfrekvenstransformatorn T1 och utgångslikriktardioderna D1~D2 är alla huvudkällorna för elektromagnetiska störningar när hög- frekvensomkopplingsströmförsörjningen fungerar. Analysera specifikt enligt nedan.
De övertoner av hög ordning som genereras under likriktarens likriktarprocess kommer att orsaka ledningsstörningar och strålningsstörningar längs kraftledningen.
Växlingsröret fungerar i ett högfrekvent på och av tillstånd. För att minska kopplingsförlusterna och förbättra effekttätheten och den totala effektiviteten slås kopplingsröret på och av snabbare och snabbare, vanligtvis inom några mikrosekunder. Att slå på och av med en sådan hastighet bildar överspänning och överspänningsström, vilket genererar högfrekventa och högspänningstoppar övertoner, vilket orsakar elektromagnetiska störningar i rymden och AC-ingångsledningarna.
Medan högfrekvenstransformatorn T1 utför effektomvandling, genererar den ett växlande elektromagnetiskt fält och strålar ut elektromagnetiska vågor i rymden, vilket bildar strålningstrakasserier. Transformatorns fördelade induktans och kapacitans genererar oscillation och kopplas till AC-ingångsslingan genom den fördelade kapacitansen mellan transformatorns primära och sekundära steg, vilket bildar ledande störningar.
När utspänningen är relativt låg arbetar utgångslikriktardioden i ett högfrekvent omkopplingstillstånd, vilket också är en källa till elektromagnetiska störningar.
På grund av diodens blyparasitiska induktans, kopplingskapacitans och påverkan av omvänd återvinningsström, arbetar den under mycket höga spännings- och strömändringshastigheter. Ju längre diodens omvända återhämtningstid, desto större effekt har toppströmmen. , ju starkare störsignalen blir, vilket resulterar i högfrekvent dämpad svängning, vilket är en slags differentialmodledningsstörning.
Alla dessa genererade elektromagnetiska signaler överförs till den externa strömförsörjningen genom metallledningar såsom kraftledningar, signalledningar och jordledningar, vilket bildar ledande störningar. Utstrålade störningar orsakas av störningssignaler som strålar ut genom ledningar och enheter eller genom sammankopplingar som fungerar som antenner.
3. Elektromagnetisk kompatibilitetsdesign för elektromagnetisk störning av högfrekvent strömförsörjning
Lägg till ett strömfilter till strömförsörjningens inlopp för att undertrycka övertoner av hög ordning som genereras av strömförsörjningen.
Att lägga till en magnetisk ferritring till ingångs- och utmatningsledningarna undertrycker inte bara det högfrekventa gemensamma läget i kraftledningarna, utan minskar också störningsenergin som utstrålas genom kraftledningarna.
Håll kraftledningen så nära jordledningen som möjligt för att minska slingområdet för strålning i differentialläge; dra den ingående växelströmsledningen och den utgående likströmsledningen separat för att minska den elektromagnetiska kopplingen mellan ingång och utgång; håll signalledningen borta från kraftledningen och nära marken Ledningarna ska dras och ledningarna ska inte vara för långa för att minska slingans slingarea; bredden på linjerna på PCB-kortet bör inte vara plötsligt, använd bågövergångar i hörnen och försök att inte använda räta vinklar eller skarpa hörn.
Installera avkopplingskondensatorer på chipet och MOS-omkopplarröret så nära enhetens ström- och jordstift som möjligt parallellt.
På grund av förekomsten av Ldi/dt i jordledningen är kretskortskortet och chassit indirekt anslutna med kopparpelare. För de som inte är lämpliga för anslutning med kopparpelare bör tjockare ledningar användas och jordas i närheten.
Lägg till en RC-absorptionskrets i båda ändarna av omkopplarröret och utgångslikriktardioden för att absorbera överspänningen.
