Schemat projektowania kompatybilności elektromagnetycznej dla zasilaczy impulsowych wysokiej częstotliwości
Jeśli problem zakłóceń elektromagnetycznych (EMI) występujący w samym zasilaczu impulsowym wysokiej częstotliwości nie zostanie odpowiednio rozwiązany, nie tylko łatwo jest spowodować zanieczyszczenie sieci energetycznej, bezpośrednio wpływając na normalne działanie innego sprzętu elektrycznego, ale także łatwo powodują zanieczyszczenie elektromagnetyczne w przestrzeni wejściowej, powodując problem kompatybilności elektromagnetycznej (EMC) zasilacza impulsowego o wysokiej częstotliwości. W artykule skupiono się na analizie zakłóceń elektromagnetycznych przekraczających normę w module zasilacza impulsowego wysokiej częstotliwości 1200W (24V/50A) stosowanego w ekranach zasilania sygnalizacji kolejowej i zaproponowano działania usprawniające.
Zakłócenia elektromagnetyczne generowane przez zasilacze impulsowe wysokiej częstotliwości można podzielić na dwie kategorie: zakłócenia przewodzone i zakłócenia promieniowane. Zakłócenia przewodzone rozchodzą się poprzez źródła prądu przemiennego o częstotliwościach poniżej 30 MHz; Zakłócenia radiacyjne rozchodzą się w przestrzeni kosmicznej z częstotliwościami w zakresie od 30 do 1000 MHz.
Analiza źródeł zakłóceń elektromagnetycznych w zasilaczach impulsowych wysokiej częstotliwości
Przełączające tranzystory mocy pracują w stanach przewodzenia i odcięcia o wysokiej częstotliwości. Aby zmniejszyć straty przełączania, poprawić gęstość mocy i ogólną wydajność, prędkość otwierania i zamykania tranzystora przełączającego staje się coraz większa, zwykle w ciągu kilku mikrosekund. Tranzystor przełączający otwiera się i zamyka przy tej prędkości, tworząc napięcie udarowe i prąd udarowy, które generują harmoniczne szczytowe o wysokiej częstotliwości i wysokiego napięcia oraz zakłócenia elektromagnetyczne w przestrzeni kosmicznej i liniach wejściowych prądu przemiennego.
W tym samym czasie, gdy transformator wysokiej częstotliwości T1 dokonuje transformacji mocy, generuje zmienne pola elektromagnetyczne, emitując fale elektromagnetyczne w przestrzeń, tworząc zaburzenia radiacyjne. Rozproszona indukcyjność i pojemność transformatora generują oscylacje, które są sprzężone z obwodem wejściowym prądu przemiennego poprzez rozproszoną pojemność pomiędzy pierwotnymi stopniami transformatora, tworząc zakłócenia przewodzące.
Gdy napięcie wyjściowe jest stosunkowo niskie, wyjściowa dioda prostownicza pracuje w stanie przełączania wysokiej częstotliwości i jest jednocześnie źródłem zakłóceń elektromagnetycznych.
Ze względu na pasożytniczą indukcyjność i pojemność złącza przewodu diody, a także wpływ prądu zwrotnego, dioda działa przy dużych prędkościach zmian napięcia i prądu. Im dłuższy czas powrotu diody do stanu pierwotnego, tym większy wpływ prądu szczytowego i silniejszy sygnał zakłócający, co powoduje oscylację tłumienia o wysokiej częstotliwości, co jest zaburzeniem przewodzenia w trybie różnicowym.
Wszystkie generowane sygnały elektromagnetyczne są przesyłane do zewnętrznych źródeł zasilania za pośrednictwem metalowych przewodów, takich jak linie energetyczne, linie sygnałowe i przewody uziemiające, tworząc zakłócenia przewodzące. Zakłócenia promieniowane są powodowane przez sygnały zakłócające emitowane przez przewody i urządzenia lub przez łączące się przewody działające jak anteny.
3. Projekt kompatybilności elektromagnetycznej dla zakłóceń elektromagnetycznych w zasilaczach impulsowych o wysokiej częstotliwości
Dodaj filtr mocy na wejściu zasilacza impulsowego, aby tłumić harmoniczne wyższego rzędu generowane przez zasilacz impulsowy.
Dodanie ferrytowych pierścieni magnetycznych do wejściowych i wyjściowych linii elektroenergetycznych może stłumić tryb wspólny wysokiej częstotliwości w liniach elektroenergetycznych i zmniejszyć energię zakłóceń emitowaną przez linie elektroenergetyczne.
Linia energetyczna powinna znajdować się jak najbliżej przewodu uziemiającego, aby zmniejszyć obszar pętli promieniowania w trybie różnicowym; Poprowadź oddzielnie wejściową linię zasilania AC i wyjściową linię zasilania DC, aby zredukować sprzężenie elektromagnetyczne pomiędzy wejściem i wyjściem; Linię sygnałową należy poprowadzić z dala od linii energetycznej, blisko przewodu uziemiającego i niezbyt długo, aby zmniejszyć obszar pętli obwodu; Szerokość linii na płytce PCB nie powinna zmieniać się gwałtownie, a narożniki należy przecinać łukami, unikając w miarę możliwości kątów prostych i ostrych.
Zainstaluj kondensatory odsprzęgające na lampach chipowych i przełącznikach MOS jak najbliżej pinów zasilania i uziemienia, równolegle do urządzenia.
Ze względu na obecność Ldi/dt w przewodzie uziemiającym, płytka PCB i obudowa są połączone pośrednio miedzianymi filarami. W przypadku tych, które nie nadają się do podłączenia do słupa miedzianego, stosuje się grubsze przewody i uziemia w pobliżu.
Dodaj obwody absorpcyjne RC na obu końcach rurki przełączającej i wyjściową diodę prostowniczą, aby absorbować napięcie udarowe.
