Yüksek Frekans Anahtarlamalı Güç Kaynağı için Elektromanyetik Uyumluluk Tasarım Şeması
Yüksek frekanslı anahtarlamalı güç kaynağının kendisinde mevcut olan elektromanyetik girişim (EMI) sorunu uygun şekilde ele alınmazsa, diğer elektrikli ekipmanların normal çalışmasını doğrudan etkileyerek yalnızca güç şebekesinde kirliliğe neden olmak kolay olmakla kalmaz, aynı zamanda kolayca ortadan kaldırılabilir. gelen alanda elektromanyetik kirlilik oluşturur ve bu da yüksek frekanslı anahtarlamalı güç kaynağının elektromanyetik uyumluluk (EMC) sorununa neden olur. Bu makale, demiryolu sinyal güç kaynağı ekranlarında kullanılan 1200W (24V/50A) yüksek frekanslı anahtarlamalı güç kaynağı modülünde standardı aşan elektromanyetik parazitin analizine odaklanmakta ve iyileştirme önlemleri önermektedir.
Yüksek frekanslı anahtarlamalı güç kaynaklarının oluşturduğu elektromanyetik bozulmalar iki kategoriye ayrılabilir: iletilen bozulmalar ve yayılan bozulmalar. İletilen bozulmalar, 30 MHz'in altındaki frekanslara sahip AC güç kaynakları aracılığıyla yayılır; Radyasyon bozukluğu, 30 ila 1000 MHz arasında değişen frekanslarla uzayda yayılır.
Yüksek Frekans Anahtarlamalı Güç Kaynaklarında Elektromanyetik Bozulma Kaynaklarının Analizi
Anahtarlamalı güç transistörleri yüksek frekanslı iletim ve kesme durumlarında çalışır. Anahtarlama kayıplarını azaltmak, güç yoğunluğunu ve genel verimliliği artırmak için anahtar transistörünün açılma ve kapanma hızı, genellikle birkaç mikrosaniye içinde giderek daha hızlı hale geliyor. Anahtar transistörü bu hızda açılıp kapanarak, yüksek frekans ve yüksek voltaj tepe harmonikleri ile uzayda ve AC giriş hatlarında elektromanyetik girişim oluşturacak aşırı gerilim ve aşırı akım oluşturur.
Yüksek frekanslı transformatör T1 güç dönüşümü gerçekleştirirken aynı zamanda alternatif elektromanyetik alanlar üretir, elektromanyetik dalgaları uzaya yayar ve radyasyon bozuklukları oluşturur. Transformatörün dağıtılmış endüktansı ve kapasitansı, transformatörün birincil aşamaları arasındaki dağıtılmış kapasitans aracılığıyla AC giriş devresine bağlanan ve iletken bozulmalar oluşturan salınımlar üretir.
Çıkış voltajı nispeten düşük olduğunda, çıkış doğrultucu diyotu yüksek frekanslı anahtarlama durumunda çalışır ve aynı zamanda bir elektromanyetik girişim kaynağıdır.
Diyot ucunun parazitik endüktansı ve bağlantı kapasitansının yanı sıra ters toparlanma akımının etkisi nedeniyle yüksek voltaj ve akım değişim oranlarında çalışır. Diyotun ters toparlanma süresi ne kadar uzun olursa, tepe akımının etkisi o kadar büyük olur ve bozulma sinyali o kadar güçlü olur, bu da diferansiyel mod iletim bozukluğu olan yüksek frekanslı zayıflama salınımına neden olur.
Üretilen tüm elektromanyetik sinyaller, elektrik hatları, sinyal hatları ve topraklama kabloları gibi metal teller aracılığıyla harici güç kaynaklarına iletilerek iletken bozulmalar oluşturur. Yayılan bozulmalar, kablolar ve cihazlar aracılığıyla yayılan girişim sinyallerinden veya anten görevi gören birbirine bağlanan kablolardan kaynaklanır.
3. Yüksek Frekans Anahtarlamalı Güç Kaynağı Elektromanyetik Bozulma için Elektromanyetik Uyumluluk Tasarımı
Anahtarlamalı güç kaynağının ürettiği yüksek dereceli harmonikleri bastırmak için anahtarlamalı güç kaynağının girişine bir güç filtresi ekleyin.
Giriş ve çıkış güç hatlarına ferrit manyetik halkaların eklenmesi, güç hatları içindeki yüksek frekanslı ortak modu baskılayabilir ve güç hatları boyunca yayılan bozucu enerjiyi azaltabilir.
Diferansiyel mod radyasyonunun döngü alanını azaltmak için güç hattı topraklama kablosuna mümkün olduğunca yakın olmalıdır; Giriş ve çıkış arasındaki elektromanyetik bağlantıyı azaltmak için giriş AC güç hattını ve çıkış DC güç hattını ayrı ayrı yönlendirin; Sinyal hattı güç hattından uzağa, topraklama kablosuna yakın bir yere yönlendirilmeli ve devrenin döngü alanını azaltacak kadar uzun olmamalıdır; PCB kartı üzerindeki çizgilerin genişliği aniden değişmemeli, köşeler yaylarla geçişli olmalı, mümkün olduğunca dik açılardan veya keskin köşelerden kaçınılmalıdır.
Çip ve MOS anahtar tüplerine dekuplaj kapasitörlerini cihaza paralel güç ve toprak pinlerine mümkün olduğunca yakın bir şekilde takın.
Topraklama kablosunda Ldi/dt'nin varlığı nedeniyle PCB kartı ve şasi dolaylı olarak bakır sütunlarla bağlanır. Bakır direk bağlantısına uygun olmayanlar için daha kalın teller kullanılır ve yakına topraklanır.
Dalgalanma gerilimini absorbe etmek için anahtar tüpünün ve çıkış doğrultucu diyotunun her iki ucuna RC soğurma devreleri ekleyin.
