Güç kaynağı PCB'sini değiştirmek için EMC optimize edilmiş tasarım şeması
Anahtar tipi dönüştürücü gürültüsünün girişim yolu, girişim kaynağı ve girişimli ekipman için bağlantı koşulları sağlar ve ortak mod girişimi ve diferansiyel mod girişimi üzerine yapılan araştırmalar özellikle önemlidir. Temel olarak devrenin ana bileşenlerinin yüksek frekans modellerinin yanı sıra ortak mod ve diferansiyel mod gürültüsünün devre modelleri analiz edildi ve anahtar güç kaynağı PCB'lerinin EMC optimizasyon tasarımı için faydalı yardım sağlandı.
Anahtarlamalı güç kaynaklarının ortak mod girişimi ve diferansiyel mod girişimi, devre üzerinde farklı etkilere sahiptir. Genellikle diferansiyel mod gürültüsü düşük frekanslarda, ortak mod gürültüsü ise yüksek frekanslarda baskındır. Ayrıca, ortak mod akımının radyasyon etkisi genellikle diferansiyel mod akımınınkinden çok daha büyüktür. Bu nedenle güç kaynaklarında diferansiyel mod girişimi ile ortak mod girişimini birbirinden ayırmak gerekir.
Diferansiyel mod girişimi ile ortak mod girişimini birbirinden ayırmak için öncelikle anahtarlamalı güç kaynağının temel bağlantı modunu incelememiz gerekir. Buna dayanarak diferansiyel mod gürültü akımı ve ortak mod gürültü akımı için devre yolları oluşturabiliriz. Anahtarlamalı güç kaynağının iletim bağlantısı temel olarak şunları içerir:
Devre bazlı iletken kuplaj, kapasitif kuplaj, endüktif kuplaj ve bu kuplaj yöntemlerinin bir kombinasyonu.
1 Ortak mod ve diferansiyel mod gürültü yolu modelleri
Anahtarlamalı güç kaynaklarında, yüksek frekanslı transformatörlerin birincil ve ikincil sargıları arasındaki bağlantı kapasitansı CW, güç tüpleri ve ısı emiciler arasındaki kaçak kapasitans CK, güç tüplerinin parazit parametreleri nedeniyle ortak mod gürültüsü ve diferansiyel mod gürültü yolları oluşur. Kendileri ve karşılıklı endüktans, öz endüktans, karşılıklı kapasitans, öz kapasitans, empedans ve baskılı teller arasındaki karşılıklı bağlantıyla oluşturulan diğer parazitik parametreler, ortak mod ve diferansiyel mod tarafından yürütülen girişime neden olur. Güç anahtarlama cihazlarının, transformatörlerin ve baskılı tellerin direnç, endüktans ve kapasitanslarının parazitik parametre modellerinin analizine dayanarak, dönüştürücünün bir gürültü akımı yolu modeli elde edilebilir.
2 devrenin ana bileşenlerinin yüksek frekanslı modelleri
Güç anahtarının dahili parazitik endüktansı ve kapasitansı, devrenin yüksek frekans performansını etkiler. Bu kapasitörler, metal alt tabakaya yüksek frekanslı girişim kaçak akımının akmasına neden olur ve güç anahtarı ile ısı emici arasında başıboş bir kapasitör CK bulunur. Güvenlik nedeniyle, ısı emici genellikle topraklanır ve ortak modlu bir gürültü yolu sağlanır.
PWM dönüştürücülerin çalışması sırasında anahtarlama cihazlarının çalışmasıyla birlikte ortak mod gürültüsü de üretilir. Şekil 1'de gösterildiği gibi yarım köprü dönüştürücü için Q1 anahtarının kaçak voltajı her zaman U1'dir ve kaynak potansiyeli anahtar durumunun değişmesiyle 0 ile U1/2 arasında değişir; Q2'nin kaynak potansiyeli her zaman 0'tır ve boşaltma potansiyeli 0 ile U1/2 arasında değişir. Anahtar tüpü ile radyatör arasında iyi teması korumak için, anahtar tüpünün alt kısmı ile radyatör arasına genellikle iyi ısı iletkenliğine sahip yalıtım contaları veya silikon eklenir. Bu, A noktası ile toprak arasında paralel bir bağlama kapasitörünün (CK) varlığıyla sonuçlanır. Anahtar tüpleri Q1 ve Q2'nin durumu değiştiğinde, A noktasının potansiyelinde bir değişikliğe neden olduğunda, Şekil 2'de gösterildiği gibi CK üzerinde gürültü akımı Ik üretilecektir. Akım, soğutucudan kasaya akar. Şekil 2'de kesikli çizgiyle gösterildiği gibi ortak modlu bir gürültü yolu oluşturan, ana güç hattıyla birleştirme empedansı. Bu nedenle, ortak modlu gürültü akımı, toprak ile ana güç hattı arasındaki birleştirme empedansı Z üzerinde bir voltaj düşüşü oluşturur. ortak mod gürültüsü.
