Anahtarlamalı Güç Kaynağının Elektromanyetik Uyumluluk Teknolojisi
Anahtarlamalı güç kaynaklarının neden olduğu elektromanyetik uyumluluk sorunlarının nedenleri oldukça karmaşıktır çünkü bunlar yüksek voltaj ve yüksek akım anahtarlama koşullarında çalışırlar. Tüm makinenin elektromanyetik özellikleri açısından, esas olarak ortak empedans kuplajı, hatlar arası kuplaj, elektrik alan kuplajı, manyetik alan kuplajı ve elektromanyetik dalga kuplajı vardır. Ortak empedans kuplajı, temel olarak, bozulma kaynağı ile bozulan gövde arasındaki elektriksel ortak empedanstır ve bozulma sinyalinin bozulan gövdeye içinden girer. Hattan hatta kuplaj, paralel kablolama nedeniyle parazit voltajı ve akımı oluşturan tellerin veya PCB hatlarının karşılıklı kuplajıdır. Elektrik alan kuplajı, esas olarak, indüklenen elektrik alanın bozulmuş cisimle alan kuplajını oluşturan potansiyel farkın varlığından kaynaklanmaktadır. Manyetik alan kuplajı, esas olarak, yüksek akım darbeli güç hattının yakınında üretilen düşük frekanslı manyetik alanın rahatsız edici nesneye bağlanması anlamına gelir. Elektromanyetik alan kuplajı, temel olarak, uzayda dışarıya doğru yayılan atımlı voltaj veya akım tarafından üretilen yüksek frekanslı elektromanyetik dalgalardan ve karşılık gelen bozulmuş gövdeye kuplajdan kaynaklanır. Aslında, her bir birleştirme yöntemi kesin olarak ayırt edilemez, ancak vurgu farklıdır.
Anahtarlamalı güç kaynağında, ana güç anahtarlama tüpü çok yüksek voltajda yüksek frekanslı anahtarlama modunda çalışır. Anahtarlama gerilimi ve anahtarlama akımı kare dalgalara yakındır. Spektrum analizinden, kare dalga sinyali zengin yüksek dereceli harmonikler içerir. Daha yüksek harmoniğin frekans spektrumu, kare dalga frekansının 1000 katından fazlasına ulaşabilir. Aynı zamanda, güç trafosunun kaçak endüktansı ve dağıtılmış kapasitansı ve ana güç anahtarlama cihazının ideal olmayan çalışma durumu nedeniyle, yüksek frekans açıldığında veya kapatıldığında genellikle yüksek frekans ve yüksek voltaj tepe harmonik salınımları üretilir. . Harmonik salınımın ürettiği daha yüksek harmonikler, anahtar tüpü ile radyatör arasındaki dağıtılmış kapasitans yoluyla iç devreye iletilir veya radyatör ve transformatör aracılığıyla boşluğa yayılır. Doğrultma ve serbest dönüş için kullanılan anahtarlama diyotları da yüksek frekanslı bozulmaların önemli bir nedenidir. Doğrultma ve serbest dönme diyotları yüksek frekanslı anahtarlama durumunda çalıştığından, diyotun ucundaki parazitik endüktansın varlığı, bağlantı kapasitansının varlığı ve ters toparlanma akımının etkisi, diyotun çok yüksek bir voltajda çalışmasına neden olur ve mevcut değişim oranı ve yüksek frekanslı salınımlar üretir. Doğrultma ve serbest dönme diyotları genellikle güç kaynağının çıkış hattına daha yakındır ve bunlar tarafından üretilen yüksek frekanslı bozulmaların büyük olasılıkla DC çıkış hattı üzerinden iletilmesi muhtemeldir. Güç faktörünü iyileştirmek için, anahtarlamalı güç kaynağı, aktif bir güç faktörü düzeltme devresini benimser. Aynı zamanda, devrenin verimliliğini ve güvenilirliğini artırmak ve güç cihazının elektriksel stresini azaltmak için çok sayıda yumuşak anahtarlama teknolojisi kullanılmaktadır. Bunlar arasında sıfır gerilim, sıfır akım veya sıfır gerilim/sıfır akım anahtarlama teknolojisi en yaygın kullanılanıdır. Bu teknoloji, anahtarlama cihazları tarafından üretilen elektromanyetik bozulmayı büyük ölçüde azaltır. Bununla birlikte, yumuşak anahtarlamalı tahribatsız absorpsiyon devrelerinin çoğu, enerji transferi için L ve C'yi kullanır ve tek yönlü enerji dönüşümünü gerçekleştirmek için diyotların tek yönlü iletkenliğini kullanır. Bu nedenle, rezonans devresindeki diyotlar, elektromanyetik bozulmanın ana kaynağı haline gelir.
Anahtarlamalı güç kaynakları, diferansiyel ve ortak mod bozulma sinyallerini filtrelemek için L ve C filtre devrelerini oluşturmak için genellikle enerji depolama indüktörleri ve kapasitörler kullanır. Endüktans bobininin dağıtılmış kapasitansı nedeniyle, endüktans bobininin kendi kendine rezonans frekansı azalır, böylece çok sayıda yüksek frekanslı bozulma sinyali endüktans bobininden geçer ve AC güç hattı veya DC çıkışı boyunca dışarı doğru yayılır. astar. Bozulma sinyalinin frekansı arttıkça, filtre kondansatörünün kurşun endüktansının etkisi, kapasitansta ve filtreleme etkisinde sürekli bir düşüşe ve hatta kondansatör parametrelerinde değişikliklere neden olur ki bu da elektromanyetik bozulmanın bir nedenidir.
Elektromanyetik Uyumluluk için Çözümler
Elektromanyetik uyumluluğun üç unsuru açısından bakıldığında, anahtarlamalı güç kaynaklarının elektromanyetik uyumluluğu sorununu çözmek için üç yönden başlayabiliriz: ilk olarak, parazit kaynağı tarafından üretilen parazit sinyalini azaltmak; ikincisi, parazit sinyalinin yayılma yolunu kesin; üçüncüsü, taciz edilen vücudun taciz önleme yeteneğini geliştirin. Anahtarlamalı güç kaynağının dahili uyumluluğunu çözerken, maliyet-fayda oranına ve uygulama kolaylığına bağlı olarak yukarıdaki üç yöntem kapsamlı bir şekilde kullanılabilir. Bu nedenle, anahtarlamalı güç kaynakları tarafından üretilen güç hattı harmonik akımları, güç hattı iletim bozuklukları ve elektromanyetik alan radyasyon bozuklukları gibi dış parazitler yalnızca bozulma kaynağı azaltılarak çözülebilir. Bir yandan, giriş/çıkış filtre devresinin tasarımını geliştirebilir, APFC devresinin performansını artırabilir, anahtar tüpü, doğrultucu ve serbest diyotun voltaj ve akım değişim oranını azaltabilir ve çeşitli yumuşak anahtarlama devre topolojilerini benimseyebilir. ve kontrol yöntemleri vb.; Diğer yandan, kasanın koruma etkisini güçlendirin, kasanın boşluk sızıntısını iyileştirin ve iyi bir topraklama işlemi gerçekleştirin. Harici parazit önleme özellikleri (aşırı gerilimler ve yıldırım çarpmaları gibi) için, AC giriş ve DC çıkış bağlantı noktalarının yıldırımdan korunma özellikleri optimize edilmelidir. Genellikle, 1.2/50μs açık devre voltajı ve 8/20μs kısa devre akımının birleşik yıldırım çarpması dalga formu için, küçük enerji nedeniyle genellikle çinko oksit varistörler ve gaz kare elektrik tüpleri birleştirilerek çözülür. Elektrostatik deşarj için, genellikle iletişim bağlantı noktasının ve kontrol bağlantı noktasının küçük sinyal devresinde, TVS tüpü ve karşılık gelen topraklama korumasını kullanın, küçük sinyal devresi ile kasa vb. statik rahatsızlık Hızlı geçici sinyal çok geniş bir frekans spektrumu içerir ve ortak mod şeklinde kontrol devresine geçmesi kolaydır. Anti-statik ile aynı yöntem, ortak mod endüktansının dağıtılmış kapasitansını azaltmak ve bağışıklığı iyileştirmek için giriş devresinin (artı Ortak mod kapasitörleri veya ekleme kayıplı ferrit çekirdekler, vb.) ortak mod sinyal filtrelemesini güçlendirmek için kullanılır. sistemin.
Anahtarlama güç kaynağının iç parazitini azaltmak, kendi elektromanyetik uyumluluğunu gerçekleştirmek ve anahtarlama güç kaynağının kararlılığını ve güvenilirliğini artırmak için aşağıdaki hususlar başlatılmalıdır:
①Dijital devre ve modül devresi PCB kablolamasının doğru bölünmesine dikkat edin;
②Dijital devre ve analog devre güç kaynağının ayrılması;
③Dijital devrelerin ve analog devrelerin tek noktalı topraklaması, yüksek akım devrelerinin ve düşük akım devrelerinin, özellikle akım ve gerilim örnekleme devrelerinin tek noktalı topraklaması, ortak direnç bozukluğunu ve topraklama halkalarının etkisini azaltmak için. Kablolama yaparken, bitişik hatlar arasındaki boşluğa ve Sinyal özelliklerine dikkat edin, karışmayı önleyin, çıkış doğrultucu devresi, serbest diyot devresi ve branşman filtre devresi tarafından çevrelenen alanı azaltın, transformatörün sızıntısını, dağıtılmış kapasitansı azaltın. filtre indüktörü ve yüksek rezonans frekanslarına sahip filtre kapasitörleri kullanın.
