Analyse på EMI-kontrollteknologi for bytte av strømforsyning
I denne artikkelen blir mekanismen til EMI i bytte av strømforsyning analysert i detalj, og en rekke EMI-undertrykkelsesstrategier er lagt frem, og dermed effektivt forbedre den elektromagnetiske kompatibiliteten til byttestrømforsyning.
Switching power supply er et slags kraftelektronisk produkt som bruker krafthalvlederenheter og integrerer kraftkonverteringsteknologi, elektronisk elektromagnetisk teknologi og automatisk kontrollteknologi. På grunn av fordelene med lavt strømforbruk, høy effektivitet, lite volum, lett vekt, stabilt arbeid, sikkerhet og pålitelighet og bredt spenningsstabiliseringsområde, er det mye brukt innen datamaskiner, kommunikasjon, elektroniske instrumenter, industriell automatisk kontroll, nasjonalt forsvar og husholdningsapparater. Imidlertid har byttestrømforsyningen dårlig transientrespons og er utsatt for elektromagnetisk interferens (EMD), og EMI-signalet opptar et bredt frekvensområde og har en viss amplitude. Disse EMI-signalene forurenser det elektromagnetiske miljøet gjennom ledning og stråling, og forårsaker forstyrrelser på kommunikasjonsutstyr og elektroniske instrumenter, og begrenser dermed bruken av byttestrømforsyning til en viss grad.
1 bytte strømforsyning forårsaker elektromagnetisk interferens
Elektromagnetisk interferens (EMI) er en slags ytelsesskade på elektronisk system eller delsystem forårsaket av uventet elektromagnetisk forstyrrelse. Den består av tre grunnleggende elementer: interferenskilde, det vil si utstyr som genererer elektromagnetisk interferensenergi; Koblingskanal, det vil si kanalen eller mediet for overføring av elektromagnetisk interferens; Sensitivt utstyr, det vil si enheter, utstyr, delsystemer eller systemer som er skadet av elektromagnetisk interferens. Basert på dette er de grunnleggende tiltakene for å kontrollere elektromagnetisk interferens: undertrykke interferenskilder, kutte av veien for katastrofe, redusere responsen til sensitivt utstyr på interferens eller øke det elektromagnetiske følsomhetsnivået.
I henhold til arbeidsprinsippet for å bytte strømforsyning, er det kjent at byttestrømforsyning først retter opp strømfrekvensvekselstrøm til likestrøm, deretter inverterer den til høyfrekvent vekselstrøm og til slutt sender den ut gjennom likeretting og filtrering for å oppnå stabil likestrømspenning . I kretsen fungerer krafttrioden og dioden hovedsakelig i svitsjetilstanden, og fungerer i mikrosekundrekkefølgen; Når triode og diode slås av og på, endres strømmen kraftig i løpet av stige- og falltiden, noe som er lett å generere radiofrekvensenergi og danne interferenskilder. Samtidig vil lekkasjeinduktansen til transformatoren og toppen forårsaket av den omvendte gjenopprettingsstrømmen til utgangsdioden også danne potensiell elektromagnetisk interferens.
Bytte strømforsyning fungerer vanligvis ved høy frekvens, og frekvensen er over 02 kHz, så dens distribuerte kapasitans kan ikke ignoreres. På den ene siden har isolasjonsarket mellom kjøleribben og kollektoren til bryterrøret et stort kontaktområde og et tynt isolasjonsark, så den fordelte kapasitansen mellom dem kan ikke ignoreres ved høy frekvens, og høyfrekvent strøm vil strømme til kjøleribben gjennom den distribuerte kapasitansen og deretter til chassisjorden, noe som resulterer i common-mode interferens; På den annen side er det en distribuert kapasitans mellom primærtrinnene til pulstransformatoren, som direkte kan smelte sammen spenningen til primærviklingen til sekundærviklingen og produsere common-mode interferens på de to kraftlinjene med DC-utgang fra sekundæren. vikling.
Derfor er interferenskildene i svitsjingsstrømforsyning hovedsakelig konsentrert i komponentene som koblingsrør, dioder og høyfrekvente transformatorer, samt AC-inngangs- og likerettingsutgangskretser.
2 Tiltak for å undertrykke elektromagnetisk interferens fra byttestrømforsyning
Vanligvis vedtar EMI-kontroll av byttestrømforsyning hovedsakelig filtreringsteknologi, skjermingsteknologi, tetningsteknologi og jordingsteknologi. EMI-interferens kan deles inn i ledningsinterferens og strålingsinterferens i henhold til overføringsveien. Bytting av strømforsyning leder hovedsakelig interferens, og frekvensområdet er det bredeste, omtrent 10 kHz-30MHz. Mottiltakene for å undertrykke ledet interferens er i utgangspunktet løst i tre frekvensbånd: 10kHz-150kHz, 150kHz-10MHz og høyere. Normal interferens er hovedsakelig i området 10kHz til 150kHz, som vanligvis løses med et generelt LC-filter. Common-mode-interferens er hovedsakelig i området 150 kHz-10 MHz, som vanligvis løses med common-mode-avvisningsfilter. Mottiltakene for frekvensbåndet over 10MHz er å forbedre formen på filteret og ta elektromagnetiske skjermingstiltak.
2.1 ved bruk av AC-inngang EMI-filter.
Vanligvis er det to måter å overføre interferensstrøm på lederen: vanlig modus og differensialmodus. Common-mode interferens er interferensen mellom bærevæsken og jorden: interferensen har samme størrelse og retning, og eksisterer mellom en hvilken som helst relativ jord til strømforsyningen eller mellom nøytrallinjen og jorden. Den produseres hovedsakelig av du/dt, og di/dt produserer også visse common-mode interferens. Differensialmodusinterferensen er interferensen mellom bærevæsker: interferensen er lik i størrelse og motsatt i retning, og eksisterer mellom faselinjen og den nøytrale linjen til strømforsyningen og faselinjen og faselinjen. Når interferensstrømmen overføres på lederen, kan den vises i både fellesmodus og differensialmodus. Common-mode interferensstrøm kan imidlertid bare forstyrre nyttige signaler etter at den blir differensial-mode interferensstrøm.
Det er de ovennevnte to typene interferens i vekselstrømoverføringslinjen, vanligvis lavfrekvent differensialmodusinterferens og høyfrekvent fellesmodusinterferens. Generelt er amplituden til interferens i differensialmodus liten, frekvensen er lav og forstyrrelsen som forårsakes er liten; Common-mode interferens har stor amplitude og høy frekvens, og den kan også produsere stråling gjennom ledninger, noe som forårsaker stor interferens. Hvis et passende EMI-filter brukes ved inngangsenden av AC-strømforsyningen, kan elektromagnetisk interferens effektivt undertrykkes. Det grunnleggende prinsippet for kraftlinje-EMI-filteret er vist i figur 1, der differensialmoduskondensatorene C1 og C2 brukes til å kortslutte differensialmodusinterferensstrømmen, mens mellomledningsjordingskondensatorene C3 og C4 brukes til å kortslutte. krets den felles modus interferensstrømmen. Common-mode choke coil er sammensatt av to spoler med samme tykkelse og viklet på en magnetisk kjerne i samme retning. Hvis den magnetiske koblingen mellom de to spolene er veldig nær, vil lekkasjeinduktansen være svært liten, noe som er dårlig i frekvensområdet til kraftledningen.
Modusreaktansen vil bli svært liten; Når belastningsstrømmen flyter gjennom common-mode choken, er magnetfeltlinjene generert av spolene koblet i serie på faselinjen motsatte av de som genereres av spolene som er seriekoblet på nøytrallinjen, og de kansellerer hverandre i magnetisk kjerne. Derfor, selv ved stor belastningsstrøm, vil den magnetiske kjernen ikke bli mettet. For common-mode interferensstrømmen er magnetfeltene generert av de to spolene i samme retning, noe som vil presentere en stor induktans, og dermed spille en rolle i å dempe common-mode interferenssignalet. Her bør strupespolen i vanlig modus være laget av magnetisk ferrittmateriale med høy permeabilitet og gode frekvensegenskaper.
