Projekt kompatybilności elektromagnetycznej zasilacza impulsowego
Kompatybilność elektromagnetyczna (EMC) zasilaczy impulsowych oznacza współistnienie różnych urządzeń elektrycznych w ograniczonej przestrzeni, czasie i zakresie widma bez powodowania pogorszenia wydajności, co obejmuje zaburzenia elektromagnetyczne (EMD) i wrażliwość elektromagnetyczną (EMS). EMD odnosi się do hałasu emitowanego przez produkty elektryczne, natomiast EMS odnosi się do zdolności produktów elektrycznych do przeciwstawiania się zewnętrznym zakłóceniom elektromagnetycznym. Urządzenie o dobrej kompatybilności elektromagnetycznej nie powinno podlegać wpływowi otaczającego środowiska elektromagnetycznego ani powodować zakłóceń elektromagnetycznych.
Rurka wyłącznika mocy w zasilaczu impulsowym charakteryzuje się dużym skokiem napięcia i prądu podczas procesu załączania przy wysokiej częstotliwości, generując w ten sposób silne zakłócenia elektromagnetyczne, ale zakres częstotliwości zakłócenia (< 30MHz) is relatively low. The geometric size of most low-power switching power supplies is much smaller than the corresponding wavelength of 30MHz electromagnetic field (about 10m in air medium), and the electromagnetic disturbance phenomenon studied by switching power supply systems belongs to the range of quasi-stationary field. When studying their electromagnetic disturbance problems, the main consideration is conduction disturbance.
Zakłócenia elektromagnetyczne
Dyskusję na temat zaburzeń elektromagnetycznych prowadzi się generalnie z trzech aspektów: charakterystyki źródła zakłócenia, charakterystyki kanału sprzęgającego zakłócenie oraz charakterystyki zakłócanego obiektu.
1 zasilacz impulsowy w głównym źródle zakłóceń elektromagnetycznych
Źródłem zakłóceń elektromagnetycznych w zasilaczach impulsowych są głównie urządzenia przełączające, diody i nieliniowe elementy pasywne; W przypadku zasilaczy impulsowych głównym czynnikiem powodującym zakłócenia elektromagnetyczne jest również nieprawidłowe okablowanie płytek drukowanych.
Zakłócenia elektromagnetyczne spowodowane obwodem przełączającym
W przypadku zasilaczy impulsowych zakłócenia elektromagnetyczne generowane przez obwód przełączający są jednym z głównych źródeł zakłóceń zasilaczy impulsowych. Obwód przełączający jest rdzeniem zasilacza impulsowego, który składa się głównie z lampy przełączającej i transformatora wysokiej częstotliwości. Generowany przez niego dv/dt jest impulsem o dużej amplitudzie, szerokim paśmie częstotliwości i bogatych harmonicznych. Głównymi przyczynami tego zakłócenia impulsu są:
1) Obciążenie rury przełączającej jest cewką pierwotną transformatora wysokiej częstotliwości, która jest obciążeniem indukcyjnym. W momencie włączenia rurki przełączającej, cewka pierwotna wytwarza duży prąd rozruchowy, a na obu końcach cewki pierwotnej pojawia się wysokie napięcie szczytowe udaru. W momencie wyłączenia rurki przełączającej część energii nie jest przekazywana z cewki pierwotnej do cewki wtórnej ze względu na strumień rozproszenia cewki pierwotnej, a ta część energii zmagazynowanej w cewce indukcyjnej utworzy oscylację tłumiącą z kolcami z kondensatorami i rezystorami w obwodzie kolektora i zostaną nałożone na napięcie wyłączające, tworząc impuls napięcia wyłączającego. To przerwanie napięcia zasilania spowoduje powstanie takiego samego impulsu magnesującego prądu przejściowego, jak przy włączeniu cewki pierwotnej, a szum ten będzie przewodzony do zacisków wejściowych i wyjściowych, powodując zaburzenia przewodzenia, a w najgorszym przypadku może nastąpić awaria rurkę przełącznika.
2) Pętla prądu przełączającego wysokiej częstotliwości złożona z cewki pierwotnej transformatora impulsowego, lampy przełączającej i kondensatora filtra może wytwarzać promieniowanie przestrzenne i powodować zakłócenia radiacyjne. Jeżeli zdolność filtrowania kondensatora jest niewystarczająca lub charakterystyka wysokich częstotliwości nie jest dobra, impedancja wysokiej częstotliwości na kondensatorze będzie prowadzić prąd o wysokiej częstotliwości do zasilacza prądu przemiennego w trybie różnicowym, tworząc zakłócenia przewodzenia.
Zakłócenia elektromagnetyczne spowodowane obwodem prostownika diodowego
|di/dt| Prąd zwrotny generowany przez diodę prostowniczą w obwodzie głównym jest znacznie mniejszy niż przez diodę koła zamachowego. Jako źródło zakłóceń elektromagnetycznych, intensywność zakłóceń powodowana przez prąd zwrotny diody prostowniczej jest duża, a pasmo częstotliwości szerokie. Skok napięcia generowany przez diodę prostowniczą jest znacznie mniejszy niż powstający przy włączaniu i wyłączaniu lampki wyłącznika sieciowego w zasilaczu. Dzięki temu możliwe jest badanie obwodu prostowniczego jako części kanału sprzęgającego zakłócenia elektromagnetyczne, niezależnie od wpływu |dv/dt| i |di/dt| wytwarzane przez diody prostownicze.
Zależność pomiędzy dv/dt i wielkością obciążenia
Głównym źródłem zakłóceń w zasilaczu impulsowym jest Dv/dt powstający podczas włączania i wyłączania lampy wyłącznika zasilania. Analiza teoretyczna i eksperymenty pokazują, że wartość |dv/dt| generowane przez wyłączenie wzrasta wraz ze wzrostem obciążenia, ale zmiana obciążenia ma niewielki wpływ na |dv/dt| włączone. Ponieważ |dv/dt| generowane przy włączaniu i wyłączaniu są różne, impuls zakłócający generowany zewnętrznie jest również inny.
