Zoptymalizowany pod względem EMC schemat projektowania płytki drukowanej zasilacza impulsowego
Ścieżka interferencyjna szumu konwertera przełącznikowego zapewnia warunki sprzężenia źródła zakłóceń z zakłócanym sprzętem, a badania nad zakłóceniami w trybie wspólnym i w trybie różnicowym są szczególnie istotne. Przeanalizowano głównie modele wysokiej częstotliwości głównych elementów obwodu, a także modele obwodów szumu w trybie wspólnym i różnicowym, zapewniając korzystną pomoc w projektowaniu optymalizacji EMC płytek PCB zasilaczy przełączników.
Zakłócenia w trybie wspólnym i zakłócenia w trybie różnicowym zasilaczy impulsowych mają różny wpływ na obwód. Zwykle przy niskich częstotliwościach dominuje szum różnicowy, a przy wysokich częstotliwościach dominuje szum trybu wspólnego. Co więcej, wpływ promieniowania prądu wspólnego jest zwykle znacznie większy niż prądu różnicowego. Dlatego konieczne jest rozróżnienie między zakłóceniami trybu różnicowego i zakłóceniami trybu wspólnego w zasilaczach.
Aby rozróżnić zakłócenia w trybie różnicowym i zakłócenia w trybie wspólnym, musimy najpierw przestudiować podstawowy tryb sprzęgania zasilacza impulsowego. Na tej podstawie możemy ustalić ścieżki obwodów dla prądu szumu w trybie różnicowym i prądu szumu w trybie wspólnym. Sprzężenie przewodzące zasilacza impulsowego obejmuje głównie:
Sprzężenie przewodzące oparte na obwodach, sprzężenie pojemnościowe, sprzężenie indukcyjne i kombinacja tych metod sprzęgania.
1 Modele ścieżki szumu w trybie wspólnym i różnicowym
W zasilaczach impulsowych powstają ścieżki szumu wspólnego i różnicowego w wyniku pojemności sprzęgającej CW między uzwojeniem pierwotnym i wtórnym transformatorów wysokiej częstotliwości, pojemności rozproszenia CK między lampami mocy a radiatorami, pasożytniczych parametrów lamp mocy siebie oraz indukcyjność wzajemną, indukcyjność własną, pojemność wzajemną, pojemność własną, impedancję i inne parametry pasożytnicze utworzone przez wzajemne sprzężenie pomiędzy drukowanymi przewodami, co skutkuje zakłóceniami przewodzonymi w trybie wspólnym i różnicowym. Na podstawie analizy pasożytniczych modeli parametrów rezystancji, indukcyjności i pojemności urządzeń przełączających moc, transformatorów i przewodów drukowanych można uzyskać model szumowej ścieżki prądowej przetwornicy.
Modele wysokiej częstotliwości głównych elementów obwodu 2
Wewnętrzna indukcyjność pasożytnicza i pojemność wyłącznika zasilania wpływają na wydajność obwodu w zakresie wysokich częstotliwości. Kondensatory te powodują przepływ prądu upływowego zakłóceń o wysokiej częstotliwości do metalowego podłoża, a pomiędzy wyłącznikiem zasilania a radiatorem znajduje się kondensator rozproszony CK. Ze względów bezpieczeństwa radiator jest zwykle uziemiony, zapewniając ścieżkę szumów w trybie wspólnym.
Podczas pracy przetworników PWM, wraz z pracą urządzeń przełączających, generowany jest również szum w trybie wspólnym. Jak pokazano na rysunku 1, w przypadku przetwornicy półmostkowej napięcie upływu przełącznika Q1 wynosi zawsze U1, a potencjał źródła zmienia się w zakresie od 0 do U1/2 wraz ze zmianą stanu przełącznika; Potencjał źródłowy Q2 wynosi zawsze 0, a potencjał drenu waha się pomiędzy 0 a U1/2. Aby zachować dobry kontakt pomiędzy rurą przełącznika a grzejnikiem, pomiędzy dolną część rury przełącznika a grzejnikiem często dodaje się uszczelki izolacyjne lub silikon o dobrej przewodności cieplnej. Powoduje to obecność równoległego kondensatora sprzęgającego CK pomiędzy punktem A a masą. Gdy zmieni się stan rurek przełączających Q1 i Q2, powodując zmianę potencjału punktu A, na CK będzie generowany prąd szumowy Ik, jak pokazano na rysunku 2. Prąd płynie od radiatora do obudowy, która ma impedancję sprzęgającą z główną linią energetyczną, tworząc ścieżkę szumu w trybie wspólnym, jak pokazano linią przerywaną na rysunku 2. W związku z tym prąd szumu w trybie wspólnym generuje spadek napięcia na impedancji sprzęgania Z między masą a główną linią energetyczną, tworząc szum w trybie wspólnym.
