Anahtarlamalı Güç Kaynağı için Elektromanyetik Uyumluluk Tasarım Yönteminin Analizi
Küçük boyut ve yüksek güç faktörünün avantajları nedeniyle, anahtarlamalı güç kaynağı iletişim, kontrol, bilgisayar ve diğer alanlarda yaygın olarak kullanılmaktadır. Bununla birlikte, elektromanyetik girişim nedeniyle, daha fazla uygulaması bir dereceye kadar sınırlıdır. Bu makale, anahtarlamalı güç kaynağının elektromanyetik girişiminin çeşitli mekanizmalarını analiz edecek ve buna dayanarak, anahtarlamalı güç kaynağının elektromanyetik uyumluluk tasarım yöntemini önerecektir.
Anahtarlamalı Güç Kaynağının Elektromanyetik Parazit Analizi
Anahtarlamalı güç kaynağının yapısı Şekil 1'de gösterilmektedir. İlk olarak, AC güç frekansı DC'ye doğrultulur ve daha sonra yüksek frekansa dönüştürülür ve son olarak kararlı bir DC voltajı elde etmek için düzeltme ve filtreleme devresinden çıkarılır. Makul olmayan devre tasarımı ve yerleşimi, mekanik titreşim, zayıf topraklama vb. iç elektromanyetik girişime neden olur. Aynı zamanda, transformatörün kaçak endüktansı ve çıkış diyodunun ters toparlanma akımının neden olduğu tepe noktası da potansiyel olarak güçlü girişim kaynaklarıdır.
1 Dahili parazit kaynakları
● anahtar devresi
Anahtar devresi esas olarak bir anahtar tüpü ve bir yüksek frekans transformatöründen oluşur. Anahtar tüpü ile ısı emicisi, kasası ve güç kaynağının dahili kabloları arasında dağıtılmış bir kapasitans vardır. Ürettiği du/dt nispeten büyük bir darbeye, geniş bir frekans bandına ve zengin harmoniklere sahiptir. Anahtarlama tüpü yükü, endüktif bir yük olan yüksek frekans transformatörünün birincil bobinidir. Başlangıçta açılmış olan anahtar tüpü kapatıldığında, yüksek frekanslı transformatörün kaçak endüktansı bir karşı elektromotor kuvveti E=-Ldi/dt oluşturur ve değeri, toplayıcının mevcut değişim oranıyla orantılıdır. ve kaçak endüktansla orantılı, kesme voltajı üzerine bindirilir, bir kapatma voltajı tepe noktası oluşur, böylece bir iletim girişimi oluşur.
● Doğrultucu devreler için doğrultucu diyotlar
Çıkış doğrultucu diyodu kesildiğinde ters akım vardır ve sıfıra dönme süresi bağlantı kapasitansı gibi faktörlerle ilgilidir. Trafo kaçak endüktansı ve diğer dağıtım parametrelerinin etkisi altında büyük bir akım değişikliği di/dt üretecek ve güçlü yüksek frekanslı girişim üretecek, frekans onlarca megahertz'e ulaşabilir.
● Sahte parametreler
Daha yüksek frekansta çalışma nedeniyle, anahtarlamalı güç kaynağındaki düşük frekanslı bileşenlerin özellikleri değişerek gürültüye neden olur. Yüksek frekanslarda, kaçak parametrelerin kuplaj kanalının özellikleri üzerinde büyük bir etkisi vardır ve dağıtılmış kapasitans, elektromanyetik girişimin kanalı haline gelir.
2 Harici parazit kaynakları
Harici parazit kaynakları, güç girişimi ve yıldırım girişimi olarak ayrılabilir ve güç girişimi "ortak mod" ve "diferansiyel mod" da bulunur. Aynı zamanda, AC güç şebekesi doğrudan doğrultucu köprüsüne ve filtre devresine yarım döngüde bağlı olduğundan, yalnızca giriş voltajının tepe zamanı giriş akımına sahiptir, bu da gücün çok düşük bir giriş güç faktörü ile sonuçlanır. tedarik (yaklaşık 0.6). Ayrıca bu akım, şebekede harmonik "kirliliğe" neden olacak çok sayıda akım harmonik bileşeni içerir.
Anahtarlamalı Güç Kaynağının EMC Tasarımı
Elektromanyetik girişim için gerekli üç koşul vardır: girişim kaynağı, iletim ortamı ve hassas ekipman. EMC tasarımının amacı bu üç koşuldan birini ortadan kaldırmaktır. Bunun için benimsenen ana yöntemler şunlardır: devre önlemleri, EMI filtreleme, ekranlama, baskılı devre kartı parazit önleyici tasarım vb.
1 Anahtarlama kaybını ve anahtarlama gürültüsünü azaltmak için yumuşak anahtarlama teknolojisi
Yumuşak anahtarlama, rezonans teknolojisine dayalı veya sabit anahtarlama temelinde geliştirilmiş sıfır voltaj/akım durumunda kontrol teknolojisini kullanan gelişmiş bir anahtarlama teknolojisidir.
Yumuşak anahtarlamanın gerçekleştirme yöntemi, orijinal devreye küçük indüktörler, kapasitörler ve diğer rezonans bileşenleri eklemek, anahtarlama işleminden önce ve sonra rezonans sağlamak ve voltaj ve akımın örtüşmesini ortadan kaldırmaktır. Şekil 2, yumuşak anahtarlama teknolojisini kullanan temel bir anahtarlama ünitesini göstermektedir.
Yayılan ve indüklenen girişimi bastırmak için ekranlama kullanın
Anahtarlama güç kaynağının girişim spektrumu, 30MHz'in altındaki frekans bandında yoğunlaşmıştır ve r çapı<λ 2π="" is="" mainly="" an="" electromagnetic="" field="" of="" near-field="" nature,="" and="" it="" is="" a="" low-impedance="" field.="" materials="" with="" good="" electrical="" conductivity="" can="" be="" used="" to="" shield="" the="" electric="" field,="" while="" materials="" with="" high="" magnetic="" permeability="" can="" be="" used="" to="" shield="" the="" magnetic="" field.="" in="" addition,="" effective="" shielding="" measures="" should="" be="" taken="" for="" transformers,="" inductors,="" power="" devices,="" etc.="" the="" ventilation="" holes="" on="" the="" shielding="" shell="" are="" preferably="" circular,="" and="" the="" number="" of="" holes="" can="" be="" many="" if="" ventilation="" conditions="" are="" satisfied,="" and="" the="" size="" of="" each="" hole="" should="" be="" as="" small="" as="" possible.="" the="" seams="" are="" to="" be="" welded="" to="" ensure="" electromagnetic="" continuity.="" filtering="" measures="" should="" be="" taken="" at="" the="" lead-in="" and="" lead-out="" lines="" of="" the="" shielded="" enclosure.="" for="" electric="" field="" shielding,="" the="" shielding="" case="" must="" be="" grounded.="" for="" magnetic="" field="" shielding,="" the="" shielded="" case="" does="" not="" need="" to="" be="">
