Yüksek frekanslı anahtarlama güç kaynağı için elektromanyetik uyumluluk tasarım şeması
Yüksek frekanslı anahtarlama güç kaynağının kendisinin elektromanyetik girişim (EMI) problemi düzgün bir şekilde ele alınmazsa, sadece güç şebekesini kolayca kirletmekle kalmaz ve diğer elektrikli ekipmanın normal çalışmasını doğrudan etkiler, aynı zamanda uzaya iletildiğinde elektromanyetik kirliliği kolayca oluşturur, bu da elektromanyetik kapasitasyon (EMC) problemine neden olur. Bu makale, demiryolu sinyali güç kaynağı panellerinde kullanılan 1200W (24V/50A) yüksek frekanslı anahtar güç modülündeki standardı aşan elektromanyetik girişimin analizine odaklanmaktadır ve iyileştirme ölçümleri önermektedir.
Yüksek frekans anahtarlama güç kaynakları ile üretilen elektromanyetik parazit iki kategoriye ayrılabilir: yürütülen parazit ve yayılmış parazit. Yürütülen rahatsızlıklar, 30MHz'in altındaki frekanslarla AC güç kaynakları yoluyla yayılır; Radyasyon bozukluğu, 30 ila 1000 MHz arasında değişen frekanslarla uzay boyunca yayılır.
Yüksek frekans anahtarlama güç kaynağında elektromanyetik bozukluk kaynaklarının analizi
Devredeki doğrultucu ve güç transistörü Q1'in yanı sıra q2 ila Q5, yüksek frekanslı transformatör T1 ve Şekil 1B'de gösterilen devrede D1 ila D2 çıkışlı güç transistörleri, yüksek frekans anahtarlama güç arzının çalışması sırasında üretilen elektromanyetik etkileşimlerin ana kaynaklarıdır. Spesifik analiz aşağıdaki gibidir.
Doğrultucunun düzeltme işlemi sırasında üretilen yüksek dereceli harmonikler, güç hattı boyunca yürütülen ve yayılan rahatsızlıklar üretecektir.
Anahtarlama güç transistörleri yüksek frekanslı iletim ve kesme durumlarında çalışır. Anahtarlama kayıplarını azaltmak, güç yoğunluğunu ve genel verimliliği artırmak için, anahtarlama transistörlerinin açılış ve kapanma hızı daha hızlı ve daha hızlı hale geliyor. Genel olarak, birkaç mikrosaniye içinde, anahtarlama transistörlerinin bu hızda açılması ve kapatılması, yüksek frekans ve yüksek voltaj pik harmonikleri üreten ve uzaya ve AC giriş hatlarına elektromanyetik girişimlere neden olan dalgalanma voltajı ve dalgalanma akımı oluşturur.
Yüksek frekanslı transformatör T1 güç dönüşümü gerçekleştirirken, elektromanyetik dalgaları uzaya yayan ve radyasyon bozuklukları oluşturan alternatif bir elektromanyetik alan üretir. Transformatörün dağıtılmış endüktansı ve kapasitansı, transformatörün birincil aşamaları arasındaki dağıtılmış kapasitans aracılığıyla AC giriş devresine çiftleşerek yürütülen rahatsızlıklar oluşturur.
Çıkış voltajı nispeten düşük olduğunda, çıkış doğrultucu diyot yüksek frekanslı bir anahtarlama durumunda çalışır ve aynı zamanda bir elektromanyetik girişim kaynağıdır.
Diyot kurşunlarının parazitik endüktansı ve kavşak kapasitansı ve ters iyileşme akımının etkisi nedeniyle, yüksek voltaj ve akım değişim oranlarında çalışır. Diyotun ters iyileşme süresi ne kadar uzun olursa, pik akımın etkisi o kadar büyük olur ve rahatsızlık sinyali o kadar güçlü olur, bu da bir tür diferansiyel mod iletim bozukluğu olan yüksek frekanslı zayıflama salınımına neden olur.
