ЕМИ симулација дизајна прекидачког напајања
Са повећањем фреквенције пребацивања и густине снаге, електромагнетно окружење унутар прекидачког напајања постаје све компликованије, а његова електромагнетна компатибилност је постала главни фокус и велика потешкоћа у дизајну напајања. У конвенционалној методи пројектовања, ЕМЦ проблем се решава емпиријским дизајном, а ЕМЦ проблем се може коначно размотрити тек након што је прототип успостављен. Традиционални ЕМЦ лек може само да дода додатне компоненте, што може утицати на пропусни опсег оригиналне контролне петље, што резултира у најгорем случају редизајнирања целог система и повећања трошкова дизајна. Да би се ова ситуација избегла, потребно је размотрити проблеме ЕМЦ у процесу пројектовања, анализирати и предвидети ЕМИ прекидачког напајања са одређеном тачношћу и унапредити дизајн према механизму сметњи и његовој дистрибуцији у сваком фреквентном опсегу до смањити ниво ЕМИ, чиме се смањују трошкови дизајна.
2 ЕМИ карактеристике и класификација прекидачког напајања
Да би се предвиделе спроведене електромагнетне сметње прекидачког напајања, потребно је разјаснити његов механизам генерисања и карактеристике извора буке. Због брзог пребацивања цеви прекидача за напајање, њен напон и брзина промене струје су веома високи, а растућа ивица и опадајућа ивица садрже богате више хармонике, тако да је интензитет електромагнетне сметње велики; Електромагнетне сметње прекидачког напајања углавном су концентрисане у близини диода, склопних уређаја, радијатора и високофреквентних трансформатора који су са њима повезани; Пошто се фреквенција прекидача прекидачке цеви креће од десетина кХз до неколико МХз, облици интерференције прекидачког напајања су углавном проводљиве сметње и сметње блиског поља. Међу њима, спроведене сметње ће се убризгати у електричну мрежу кроз пут ширења буке и ометати друге уређаје прикључене на електричну мрежу.
Кондуктоване сметње прекидачког напајања могу се поделити у две категорије.
1) Интерференција диференцијалног режима (ДМ). ДМ бука је углавном узрокована ди/дт. Кроз паразитску индуктивност и отпор, он се шири у петљи између жице под напоном и неутралне жице, стварајући струју Идм између две жице, која не формира петљу са жицом за уземљење.
2) сметње заједничког мода (ЦМ). ЦМ шум је углавном узрокован дв/дт. Залутали капацитет ПЦБ-а се шири у петљи између два струјна вода и земље, а сметње продиру између линије и земље. Струја интерференције тече на пола на свакој од две линије, са земљом као заједничком петљом. У стварном колу, због неуравнотежене импедансе линије, сметње заједничког сигнала ће се трансформисати у сметње преслушавања које није лако елиминисати.
Симулацијска анализа електромагнетних сметњи у прекидачком напајању
Теоретски говорећи, било да је у питању симулација у временском домену или симулација фреквенцијског домена, све док је успостављен разуман модел анализе, резултати симулације могу исправно одражавати степен квантизације ЕМИ система.
Метода симулације у временском домену треба да успостави модел кола укључујући све параметре компоненти у претварачу, користи софтвер ПСПИЦЕ или Сабре за симулацијску анализу и користи брзи алат за Фоуриерову анализу да добије таласни облик спектра ЕМИ. Овај метод је верификован у анализи ДМ буке. Међутим, нелинеарне карактеристике и лутајући параметри полупроводничких уређаја као што су МОСФЕТ и ИГБТ у прекидачком напајању чине модел веома компликованим, а топологија кола прекидачког напајања се стално мења када ради, што доводи до проблема неконвергенције у симулација. Приликом проучавања ЦМ буке, сви параметри паразитних елемената морају бити укључени. Због утицаја паразитских параметара, резултати ФФТ-а се тешко поклапају са експерименталним резултатима. Прекидачи снаге обично раде у великом опсегу временских константи, углавном укључујући три групе временских константи: временске константе везане за основну фреквенцију излазног терминала (десетине мс); Временска константа (десетине μс) која се односи на фреквенцију укључивања склопних елемената; Временска константа (неколико нс) која се односи на време пораста и време пада када је прекидачки елемент укључен или искључен.
Из тог разлога, у симулацији временског домена, мора се користити веома мали корак прорачуна и потребно је много времена да се заврши прорачун; Поред тога, резултати добијени методом временског домена често не могу јасно анализирати утицај различитих варијабли у колу на сметње, не могу дубоко да објасне ЕМИ понашање прекидачког напајања, и немају процену ЕМИ механизма, и не могу дати јасно решење за смањење ЕМИ.
