Elektromagnetisk kompatibilitetsdesignschema för högfrekvent strömförsörjning
Om problemet med elektromagnetisk störning (EMI) som finns i själva högfrekventa strömförsörjningen inte hanteras korrekt, är det inte bara lätt att orsaka föroreningar till elnätet, vilket direkt påverkar den normala driften av annan elektrisk utrustning, utan också lätt att bilda elektromagnetisk förorening i det inkommande utrymmet, vilket resulterar i det elektromagnetiska kompatibilitetsproblemet (EMC) för högfrekvent strömförsörjning. Den här artikeln fokuserar på att analysera den elektromagnetiska störningen som överstiger standarden i 1200W (24V/50A) högfrekvent switchande strömförsörjningsmodul som används i skärmar för järnvägssignalströmförsörjning, och föreslår förbättringsåtgärder.
De elektromagnetiska störningarna som genereras av högfrekventa strömförsörjningar kan delas in i två kategorier: ledningsstörningar och utstrålade störningar. Ledade störningar sprids genom växelströmskällor med frekvenser under 30MHz; Strålningsstörningar sprider sig genom rymden, med frekvenser från 30 till 1000 MHz.
Analys av elektromagnetiska störningskällor i högfrekventa strömförsörjningar
Switchande effekttransistorer fungerar i högfrekvent lednings- och avstängningstillstånd. För att minska kopplingsförlusterna, förbättra effekttätheten och den totala effektiviteten, blir öppnings- och stängningshastigheten för kopplingstransistorn snabbare och snabbare, vanligtvis på några mikrosekunder. Switchtransistorn öppnar och stänger med denna hastighet, och bildar överspänning och överspänningsström, vilket kommer att generera högfrekventa och högspänningstoppar övertoner och elektromagnetiska störningar på rymden och AC-ingångsledningar.
Samtidigt som högfrekventa transformatorn T1 utför effekttransformation genererar den växlande elektromagnetiska fält, strålar ut elektromagnetiska vågor i rymden och bildar strålningsstörningar. Transformatorns fördelade induktans och kapacitans genererar oscillationer, som kopplas till AC-ingångskretsen genom den fördelade kapacitansen mellan transformatorns primära steg, vilket bildar ledande störningar.
När utspänningen är relativt låg arbetar utgångslikriktardioden i ett högfrekvent omkopplingstillstånd och är också en källa till elektromagnetisk störning.
På grund av den parasitära induktansen och kopplingskapacitansen hos diodens ledning, såväl som påverkan av omvänd återvinningsström, arbetar den med höga spännings- och strömändringshastigheter. Ju längre diodens omvända återhämtningstid, desto större inverkan av toppström, och desto starkare är störningssignalen, vilket resulterar i högfrekvent dämpningsoscillation, vilket är en ledningsstörning i differentialmod.
Alla genererade elektromagnetiska signaler överförs till externa strömkällor genom metallledningar som kraftledningar, signalledningar och jordledningar, vilket bildar ledande störningar. Utstrålade störningar orsakas av störsignaler som utstrålas genom ledningar och enheter eller av sammankopplade ledningar som fungerar som antenner.
3. Elektromagnetisk kompatibilitetsdesign för högfrekvent switchande strömförsörjning Elektromagnetisk störning
Lägg till ett strömfilter vid ingången till strömförsörjningen för att undertrycka de övertoner av hög ordning som genereras av strömförsörjningen.
Att lägga till magnetiska ferritringar till ingångs- och utgående kraftledningar kan undertrycka högfrekvent gemensamt läge inom kraftledningarna och minska störningsenergin som utstrålas genom kraftledningarna.
Kraftledningen bör vara 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 ingången och utgången; Signalledningen bör dras bort från kraftledningen, nära jordledningen och inte för lång för att minska kretsens slingarea; Bredden på linjerna på PCB-kortet bör inte ändras abrupt, och hörnen bör övergå med bågar, undvika räta vinklar eller skarpa hörn så mycket som möjligt.
Installera avkopplingskondensatorer på chip- och MOS-omkopplarrören så nära ström- och jordstiften parallellt med enheten som möjligt.
På grund av närvaron av Ldi/dt i jordledningen är PCB-kortet och chassit indirekt förbundna med kopparpelare. För de som inte är lämpliga för kopparpelarkoppling används tjockare ledningar och jordas i närheten.
Lägg till RC-absorptionskretsar i båda ändarna av omkopplarröret och utgångslikriktardioden för att absorbera överspänning.
