Yüksek frekanslı anahtarlamalı güç kaynakları için elektromanyetik uyumluluk tasarım çözümü
Yüksek frekanslı anahtarlamalı güç kaynağının kendisi elektromanyetik girişim (EMI) probleminde iyi bir şekilde ele alınmazsa, yalnızca elektrik şebekesi kirliliğini kolaylaştırmakla kalmaz, diğer elektrikli ekipmanların normal çalışmasını doğrudan etkiler ve aynı zamanda uzaya da kolayca yayılır. yüksek frekanslı anahtarlamalı güç kaynağı elektromanyetik uyumluluk (EMC) sorunlarına yol açan elektromanyetik kirlilik oluşturur. Bu makale, standart sorun analizini aşan elektromanyetik tacize karşı 1200W (24V/50A) yüksek frekanslı anahtarlamalı güç kaynağı modülü kullanan demiryolu sinyal güç kaynağı ekranına odaklanmakta ve iyileştirme önlemlerini ortaya koymaktadır.
Yüksek frekanslı anahtarlamalı güç kaynağının elektromanyetik sorunları iki kategoriye ayrılabilir: iletilen rahatsızlık ve yayılan rahatsızlık. AC güç kaynağı yayılımı yoluyla rahatsızlığa yol açan frekans 30MHz'den düşüktür; uzay yayılımı yoluyla yayılan rahatsızlık, 30 ~ 1000MHz frekansı.
Yüksek frekanslı anahtarlamalı güç kaynağı elektromanyetik taciz kaynağının analizi
Doğrultucu devresinde, güç tüpü Q1, Şekil 1b'deki güç tüpü Q2 ~ Q5 devresi, yüksek frekans transformatörü T1, çıkış doğrultucu diyotları D1 ~ D2, ana devrenin elektromanyetik tacizini üretmek için yüksek frekanslı anahtarlama güç kaynağı çalışmasıdır. taciz kaynakları, özellikle aşağıdaki şekilde analiz edilmiştir.
Doğrultucu düzeltme işlemi, iletilen ve yayılan rahatsızlık oluşturmak için güç hattı boyunca yüksek harmonikler üretir.
Anahtarlama güç tüpü, anahtarlama kaybını azaltmak ve güç kaynağının güç yoğunluğunu ve genel verimliliğini artırmak için yüksek frekanslı iletim ve kesme durumunda çalışır, anahtarlama tüpü genellikle daha hızlı ve daha hızlı açılır ve kapanır. Birkaç mikrosaniye içinde, anahtarlama tüpü öyle bir hızda açılıp kapanır ki bu, ani voltaj ve ani akımı oluşturur ve uzaya ve çevreye elektromanyetik rahatsızlık oluşturacak yüksek frekanslı ve yüksek voltajlı harmonikler üretir. AC giriş hattı.
Yüksek Frekans transformatörü T1 aynı zamanda güç dönüşümünü de gerçekleştirir, alternatif bir elektromanyetik alan oluşturur, uzaya elektromanyetik dalgalar yayar ve radyasyon rahatsızlığı oluşturur. Transformatörün dağıtılmış endüktansı ve kapasitansı salınımlar üretir ve transformatörün başlangıç aşamaları arasındaki dağıtılmış kapasitans aracılığıyla AC giriş devresine bağlanarak iletilen rahatsızlık oluşturur.
Nispeten düşük bir çıkış voltajı durumunda, çıkış doğrultucu diyotu, aynı zamanda bir elektromanyetik taciz kaynağı olan yüksek frekanslı bir anahtarlama durumunda çalışır.
Diyot kurşun parazitik endüktansı, bağlantı kapasitansı ve ters toparlanma akımının varlığı nedeniyle, çok yüksek bir voltaj ve akım değişim hızında çalışır, diyotun ters toparlanma süresi ne kadar uzun olursa, ani darbenin etkisi de o kadar büyük olur. Akım ne kadar güçlü olursa, bir tür diferansiyel modla yürütülen taciz olan salınımların yüksek frekansta zayıflamasına neden olan rahatsız edici sinyal de o kadar güçlü olur.
Güç kablosu, sinyal kablosu, topraklama kablosu ve harici güç kaynağına iletilen diğer metal teller aracılığıyla üretilen bu elektromanyetik sinyallerin tümü, iletilen bir rahatsızlık oluşturur. Radyasyon tacizinin neden olduğu rahatsız edici sinyalin iletken ve cihaz radyasyonu aracılığıyla veya anten ara bağlantı hattı radyasyonu gibi davranarak.
3, yüksek frekanslı anahtarlama güç kaynağı elektromanyetik uyumluluk tasarımının elektromanyetik tacizi için
Anahtarlamalı güç kaynağı girişi ve güç filtresi, anahtarlamalı güç kaynağı tarafından üretilen yüksek harmonikleri engeller.
Ferrit halkalı giriş ve çıkış güç hatları, bir yandan yüksek frekanslı ortak mod güç hattını bastırır, diğer yandan güç hattından yayılan rahatsız edici enerjiyi azaltır.
Diferansiyel mod radyasyonunun döngü alanını azaltmak için güç hattı yere mümkün olduğunca yakın olmalıdır; Giriş AC güç hattı ve çıkış DC güç hattının ayrı hizalanması, giriş ve çıkış arasındaki elektromanyetik bağlantıyı azaltır; devrenin döngü alanını azaltmak için sinyal hatları güç hattından uzakta, toprak hattı hizalamasına yakın olmalı ve hizalama çok uzun olmamalıdır; PCB kartının çizgi genişliği aniden değiştirilemez, köşelerde yuvarlatılmış geçişler kullanılmalı, mümkün olduğunca dik açılı veya keskin köşeler kullanılmamalıdır.
Çip ve MOS anahtarlama tüpü kurulumu dekuplaj kapasitörünün konumu, cihazdaki paralel bağlı güç kaynağına ve topraklama pinine mümkün olduğunca yakın olmalıdır.
Ldi/dt topraklama iletkeninin varlığı nedeniyle PCB kartı ve şasi dolaylı olarak bakır direk bağlantısı kullanır, daha kalın teller kullanan ve toprağa yakın bakır direk bağlantısı için uygun değildir.
Dalgalanma gerilimini absorbe etmek için anahtarlama tüpünün her iki ucuna ve çıkış doğrultucu diyotuna RC soğurma devreleri ekleyin.
