Шема дизајна електромагнетне компатибилности за високофреквентно прекидачко напајање
Ако се проблем електромагнетних сметњи (ЕМИ) који постоји у самом високофреквентном прекидачком напајању не реши правилно, не само да је лако проузроковати загађење електричне мреже, директно утичући на нормалан рад друге електричне опреме, већ је такође лако формирају електромагнетно загађење у улазном простору, што резултира проблемом електромагнетне компатибилности (ЕМЦ) високофреквентног прекидачког напајања. Овај чланак се фокусира на анализу електромагнетних сметњи које превазилазе стандард у модулу за високофреквентно прекидачко напајање од 1200В (24В/50А) који се користи у екранима за напајање сигнала железнице и предлаже мере за побољшање.
Електромагнетне сметње које стварају високофреквентни прекидачки извори напајања могу се поделити у две категорије: проводљиве сметње и сметње зрачења. Кондуковани поремећаји се шире кроз изворе наизменичне струје са фреквенцијама испод 30МХз; Поремећај зрачења шири се кроз простор, са фреквенцијама у распону од 30 до 1000МХз.
Анализа извора електромагнетних сметњи у високофреквентним прекидачким изворима напајања
Прекидачки транзистори снаге раде у високофреквентној проводљивости и граничним стањима. Да би се смањили губици при пребацивању, побољшала густина снаге и укупна ефикасност, брзина отварања и затварања транзистора прекидача постаје све бржа и бржа, обично за неколико микросекунди. Прекидачки транзистор се отвара и затвара при овој брзини, формирајући ударни напон и ударну струју, који ће генерисати високофреквентне и високонапонске вршне хармонике и електромагнетне сметње на свемирским и АЦ улазним линијама.
Истовремено док високофреквентни трансформатор Т1 врши трансформацију снаге, он генерише наизменична електромагнетна поља, зрачећи електромагнетне таласе у простор, формирајући радијацијске сметње. Дистрибуирана индуктивност и капацитивност трансформатора стварају осцилације, које су спрегнуте на улазно коло наизменичне струје преко распоређене капацитивности између примарних степени трансформатора, формирајући проводне сметње.
Када је излазни напон релативно низак, излазна исправљачка диода ради у високофреквентном прекидачком стању и такође је извор електромагнетних сметњи.
Због паразитске индуктивности и спојног капацитета диоде, као и утицаја реверзне струје опоравка, ради при високим брзинама промене напона и струје. Што је дуже време повратног опоравка диоде, већи је утицај вршне струје и јачи је сигнал сметњи, што доводи до осцилације пригушења високе фреквенције, што је поремећај проводљивости диференцијалног режима.
Сви генерисани електромагнетни сигнали се преносе ка спољним изворима напајања преко металних жица као што су далеководи, сигнални водови и жице за уземљење, формирајући проводне сметње. Зрачене сметње су узроковане сигналима интерференције који се емитују кроз жице и уређаје или повезивањем жица које делују као антене.
3. Дизајн електромагнетне компатибилности за високофреквентно прекидачко напајање електромагнетне сметње
Додајте филтер за напајање на улазу прекидачког напајања да бисте потиснули хармонике високог реда које генерише прекидачко напајање.
Додавање феритних магнетних прстенова на улазне и излазне електричне водове може потиснути заједнички мод високе фреквенције унутар енергетских водова и смањити енергију сметњи која се емитује кроз струјне водове.
Електрични вод треба да буде што ближе жици за уземљење како би се смањила област петље зрачења диференцијалног мода; Водите улазну линију напајања наизменичном струјом и излазну линију једносмерне струје одвојено да бисте смањили електромагнетну спрегу између улаза и излаза; Сигнални вод треба да буде удаљен од далековода, близу жице за уземљење, и не предугачак да би се смањила област петље кола; Ширина линија на ПЦБ плочи не би требало да се мења нагло, а углове треба прелазити луковима, избегавајући праве углове или оштре углове колико год је то могуће.
Инсталирајте кондензаторе за раздвајање на цевима чипа и МОС прекидача што је могуће ближе пиновима за напајање и уземљење паралелно са уређајем.
Због присуства Лди/дт у жици за уземљење, ПЦБ плоча и шасија су индиректно повезани бакарним стубовима. За оне који нису погодни за везу са бакарним стубовима, користе се дебље жице и уземљене у близини.
Додајте РЦ апсорпциона кола на оба краја цеви прекидача и излазну исправљачку диоду да бисте апсорбовали ударни напон.
