Analiza technologii kontroli EMI zasilaczy impulsowych
W artykule szczegółowo przeanalizowano mechanizm zakłóceń elektromagnetycznych w zasilaczach impulsowych oraz przedstawiono szereg strategii tłumienia zakłóceń elektromagnetycznych, skutecznie poprawiając w ten sposób kompatybilność elektromagnetyczną zasilaczy impulsowych.
Zasilacz impulsowy to rodzaj produktu energoelektronicznego, który wykorzystuje urządzenia półprzewodnikowe mocy i integruje technologię konwersji mocy, elektroniczną technologię elektromagnetyczną i technologię automatycznego sterowania. Ze względu na zalety niskiego zużycia energii, wysokiej wydajności, małej objętości, lekkości, stabilnej pracy, bezpieczeństwa i niezawodności oraz szerokiego zakresu stabilizacji napięcia, jest szeroko stosowany w komputerach, komunikacji, instrumentach elektronicznych, automatyce przemysłowej, obrona narodowa i sprzęt AGD. Zasilacz impulsowy ma jednak słabą reakcję przejściową i jest podatny na zakłócenia elektromagnetyczne (EMD), a sygnał EMI zajmuje szeroki zakres częstotliwości i ma określoną amplitudę. Te sygnały EMI zanieczyszczają środowisko elektromagnetyczne poprzez przewodzenie i promieniowanie oraz powodują zakłócenia w sprzęcie komunikacyjnym i instrumentach elektronicznych, ograniczając w ten sposób w pewnym stopniu użycie zasilacza impulsowego.
1 zasilacz impulsowy powoduje zakłócenia elektromagnetyczne
Zakłócenia elektromagnetyczne (EMI) to rodzaj uszkodzenia wydajności systemu lub podsystemu elektronicznego spowodowanego nieoczekiwanymi zakłóceniami elektromagnetycznymi. Składa się z trzech podstawowych elementów: źródła zakłóceń, czyli urządzenia wytwarzającego energię zakłóceń elektromagnetycznych; Kanał sprzęgający, czyli kanał lub medium do przesyłania zakłóceń elektromagnetycznych; Sprzęt wrażliwy, czyli urządzenia, sprzęt, podsystemy lub systemy uszkodzone przez zakłócenia elektromagnetyczne. Na tej podstawie podstawowymi środkami kontroli zakłóceń elektromagnetycznych są: tłumienie źródeł zakłóceń, odcięcie drogi katastrofy, zmniejszenie reakcji wrażliwych urządzeń na zakłócenia lub zwiększenie poziomu wrażliwości elektromagnetycznej.
Zgodnie z zasadą działania zasilacza impulsowego wiadomo, że zasilacz impulsowy najpierw prostuje prąd przemienny o częstotliwości sieciowej na prąd stały, następnie przekształca go w prąd przemienny o wysokiej częstotliwości, a na koniec wyprowadza go poprzez prostowanie i filtrowanie w celu uzyskania stabilnego napięcia prądu stałego. . W obwodzie trioda i dioda mocy pracują głównie w stanie przełączania i działają w kolejności mikrosekund; Kiedy trioda i dioda są włączane i wyłączane, prąd zmienia się znacznie w czasie narastania i opadania, co łatwo generuje energię o częstotliwości radiowej i tworzy źródła zakłóceń. Jednocześnie indukcyjność rozproszenia transformatora i wartość szczytowa spowodowana odwrotnym prądem powrotnym diody wyjściowej również będą stanowić potencjalne zakłócenia elektromagnetyczne.
Zasilacz impulsowy zwykle pracuje z dużą częstotliwością, a częstotliwość przekracza 02 kHz, więc nie można zignorować jego rozproszonej pojemności. Z jednej strony arkusz izolacyjny pomiędzy radiatorem a kolektorem rurki przełącznika ma dużą powierzchnię styku i cienki arkusz izolacyjny, więc rozdzielonej pojemności między nimi nie można zignorować przy wysokiej częstotliwości, a prąd o wysokiej częstotliwości będzie przepływ do radiatora przez rozproszoną pojemność, a następnie do masy obudowy, co powoduje zakłócenia w trybie wspólnym; Z drugiej strony, pomiędzy pierwotnymi stopniami transformatora impulsowego występuje rozproszona pojemność, która może bezpośrednio połączyć napięcie uzwojenia pierwotnego z uzwojeniem wtórnym i wytworzyć zakłócenia w trybie wspólnym na dwóch liniach energetycznych z wyjściem prądu stałego uzwojenia wtórnego. meandrowy.
Dlatego źródła zakłóceń w zasilaczach impulsowych koncentrują się głównie w takich elementach, jak lampy przełączające, diody i transformatory wysokiej częstotliwości, a także obwody wejściowe i wyjściowe prądu przemiennego.
2 Środki mające na celu tłumienie zakłóceń elektromagnetycznych zasilacza impulsowego
Zwykle kontrola EMI zasilacza impulsowego wykorzystuje głównie technologię filtrowania, technologię ekranowania, technologię uszczelniania i technologię uziemiania. Zakłócenia EMI można podzielić na zakłócenia przewodzenia i zakłócenia promieniowania, w zależności od drogi transmisji. Zasilacz impulsowy przewodzi głównie zakłócenia, a jego zakres częstotliwości jest najszerszy i wynosi około 10 kHz-30 MHz. Środki zaradcze mające na celu tłumienie zakłóceń przewodzonych rozwiązuje się zasadniczo w trzech pasmach częstotliwości: 10 kHz-150 kHz, 150 kHz-10 MHz i więcej. Normalne zakłócenia występują głównie w zakresie od 10 kHz do 150 kHz, które zwykle rozwiązuje się za pomocą ogólnego filtra LC. Zakłócenia w trybie wspólnym występują głównie w zakresie 150 kHz-10 MHz i są zwykle eliminowane przez filtr odrzucający w trybie wspólnym. Środki zaradcze dla pasma częstotliwości powyżej 10 MHz polegają na poprawie kształtu filtra i zastosowaniu środków ekranowania elektromagnetycznego.
2.1 przy użyciu filtra EMI wejścia AC.
Zwykle istnieją dwa sposoby przesyłania prądu zakłócającego przez przewodnik: tryb wspólny i tryb różnicowy. Zakłócenia w trybie wspólnym to zakłócenia pomiędzy płynem nośnym a ziemią: zakłócenia mają tę samą wielkość i kierunek i występują pomiędzy dowolnym względnym uziemieniem źródła zasilania lub pomiędzy linią neutralną a ziemią. Jest on wytwarzany głównie przez du/dt, a di/dt wytwarza również pewne zakłócenia w trybie wspólnym. Zakłócenia trybu różnicowego to zakłócenia pomiędzy płynami nośnymi: zakłócenia mają jednakową wielkość i przeciwny kierunek i występują pomiędzy linią fazową i linią neutralną źródła zasilania oraz linią fazową i linią fazową. Kiedy prąd zakłócający jest przesyłany przez przewodnik, może pojawiać się zarówno w trybie wspólnym, jak i różnicowym. Jednakże prąd zakłócający w trybie wspólnym może zakłócać użyteczne sygnały dopiero wtedy, gdy stanie się prądem zakłócającym w trybie różnicowym.
Istnieją dwa powyższe rodzaje zakłóceń w linii przesyłowej prądu przemiennego, zwykle zakłócenia w trybie różnicowym o niskiej częstotliwości i zakłócenia w trybie wspólnym o wysokiej częstotliwości. Ogólnie rzecz biorąc, amplituda zakłóceń w trybie różnicowym jest niewielka, częstotliwość jest niska, a powodowane zakłócenia są małe; Zakłócenia w trybie wspólnym mają dużą amplitudę i wysoką częstotliwość, a także mogą wytwarzać promieniowanie przez przewody, co powoduje duże zakłócenia. Jeśli na wejściu zasilacza prądu przemiennego zostanie zastosowany odpowiedni filtr EMI, zakłócenia elektromagnetyczne mogą zostać skutecznie stłumione. Podstawową zasadę działania filtru EMI linii elektroenergetycznej pokazano na rysunku 1, w którym kondensatory trybu różnicowego C1 i C2 służą do zwierania prądu zakłócającego trybu różnicowego, natomiast kondensatory uziemiające linię pośrednią C3 i C4 służą do zwarcia. obwód prądu zakłócającego w trybie wspólnym. Cewka dławikowa trybu wspólnego składa się z dwóch cewek o tej samej grubości i nawiniętych na rdzeń magnetyczny w tym samym kierunku. Jeśli sprzężenie magnetyczne pomiędzy dwiema cewkami jest bardzo bliskie, indukcyjność rozproszenia będzie bardzo mała, co jest słabe w zakresie częstotliwości linii energetycznej.
Reaktancja modowa stanie się bardzo mała; Kiedy prąd obciążenia przepływa przez dławik wspólny, linie pola magnetycznego generowane przez cewki połączone szeregowo w linii fazowej są przeciwne do tych generowanych przez cewki połączone szeregowo w linii neutralnej i znoszą się w Rdzeń magnetyczny. Dlatego nawet w przypadku dużego prądu obciążenia rdzeń magnetyczny nie zostanie nasycony. W przypadku prądu zakłócającego w trybie wspólnym pola magnetyczne generowane przez dwie cewki są w tym samym kierunku, co będzie charakteryzowało się dużą indukcyjnością, odgrywając w ten sposób rolę w tłumieniu sygnału zakłócającego w trybie wspólnym. W tym przypadku cewka dławika trybu wspólnego powinna być wykonana z ferrytowego materiału magnetycznego o dużej przepuszczalności i dobrych charakterystykach częstotliwościowych.
