EMI-simuleringsdesign av byttestrømforsyning
Med økningen av byttefrekvens og strømtetthet blir det elektromagnetiske miljøet inne i strømforsyningen mer og mer komplisert, og dens elektromagnetiske kompatibilitet har blitt et stort fokus og en stor vanskelighet i strømforsyningsdesign. I den konvensjonelle designmetoden håndteres EMC-problemet med empirisk design, og EMC-problemet kan først vurderes endelig etter at prototypen er etablert. Det tradisjonelle EMC-middelet kan bare legge til tilleggskomponenter, som kan påvirke den opprinnelige kontrollsløyfens båndbredde, noe som i verste fall resulterer i å redesigne hele systemet og øke designkostnadene. For å unngå denne situasjonen, er det nødvendig å vurdere EMCs problemer i designprosessen, analysere og forutsi EMI for bytte av strømforsyning med en viss nøyaktighet, og forbedre designet i henhold til interferensmekanismen og dens fordeling i hvert frekvensbånd til redusere EMI-nivået, og dermed redusere designkostnadene.
2 bytte strømforsyning EMI egenskaper og klassifisering
For å forutsi den ledede elektromagnetiske interferensen til byttestrømforsyning, er det nødvendig å tydeliggjøre generasjonsmekanismen og egenskapene til støykilder. På grunn av høyhastighetsbrytervirkningen til strømbryterrøret, er spennings- og strømendringshastigheten veldig høy, og den stigende kanten og den fallende kanten inneholder rike høyere harmoniske, så den elektromagnetiske interferensintensiteten er stor; Den elektromagnetiske interferensen av byttestrømforsyning er hovedsakelig konsentrert i nærheten av dioder, strømbryterenheter, radiatorer og høyfrekvente transformatorer koblet til dem; Fordi svitsjingsfrekvensen til svitsjerøret varierer fra titalls kHz til flere MHz, er interferensformene til svitsjestrømforsyningen hovedsakelig ført interferens og nærfeltinterferens. Blant dem vil ledet interferens injiseres i strømnettet gjennom støyutbredelsesbanen og forstyrre andre enheter koblet til strømnettet.
Ledet interferens av byttestrømforsyning kan deles inn i to kategorier.
1) Differensial Mode (DM) interferens. DM-støy er hovedsakelig forårsaket av di/dt. Gjennom parasittisk induktans og motstand forplanter den seg i sløyfen mellom strømførende ledning og nøytral ledning, og genererer strøm Idm mellom de to ledningene, som ikke danner en sløyfe med jordledningen.
2) common mode (CM) interferens. CM-støy er hovedsakelig forårsaket av dv/dt. Strøkapasitansen til PCB forplanter seg i sløyfen mellom to kraftledninger og jord, og interferensen trenger inn mellom ledningen og jord. Interferensstrømmen går i to på hver av de to linjene, med jord som felles sløyfe. I den faktiske kretsen, på grunn av den ubalanserte linjeimpedansen, vil common-mode signalforstyrrelser bli transformert til krysstaleinterferens som ikke er lett å eliminere.
Simuleringsanalyse av EMI i byttestrømforsyning
Teoretisk sett, enten det er tidsdomene-simulering eller frekvensdomene-simulering, så lenge en rimelig analysemodell er etablert, kan simuleringsresultatene reflektere EMI-kvantiseringsgraden til systemet korrekt.
Tidsdomene-simuleringsmetoden må etablere en kretsmodell som inkluderer alle komponentparametere i omformeren, bruke PSPICE- eller Sabre-programvare for simuleringsanalyse, og bruke det raske Fourier-analyseverktøyet for å få spektrumbølgeformen til EMI. Denne metoden er verifisert i analysen av DM-støy. Imidlertid gjør de ikke-lineære egenskapene og strøparameterne til halvlederenheter som MOSFET og IGBT i bytte av strømforsyning modellen veldig komplisert, og kretstopologien til bytte av strømforsyning endres konstant når den fungerer, noe som fører til problemet med ikke-konvergens i simulering. Ved studier av CM-støy må alle parasittelementparametere inkluderes. På grunn av påvirkningen av parasittiske parametere, er FFT-resultatene vanskelige å matche de eksperimentelle resultatene. Bytteeffektomformere fungerer vanligvis i et stort spekter av tidskonstanter, hovedsakelig inkludert tre grupper av tidskonstanter: tidskonstanter relatert til den grunnleggende frekvensen til utgangsterminalen (titalls ms); Tidskonstant (tivis av μ s) relatert til koblingsfrekvensen til svitsjeelementer; Tidskonstant (flere ns) relatert til stigetiden og falltiden når koblingselementet slås på eller av.
Av denne grunn må det i tidsdomenesimulering brukes et veldig lite beregningstrinn, og det tar lang tid å fullføre beregningen; I tillegg kan resultatene oppnådd ved tidsdomenemetoden ofte ikke klart analysere påvirkningen av ulike variabler i kretsen på interferens, kan ikke dypt forklare EMI-oppførselen til å bytte strømforsyning, og mangler dømmekraften til EMI-mekanismen, og kan ikke gi en klar løsning for å redusere EMI.
