Elektromagnetisk kompatibilitetsdesignskjema for høyfrekvent byttestrømforsyning
Hvis problemet med elektromagnetisk interferens (EMI) som eksisterer i selve høyfrekvente strømforsyningen ikke håndteres riktig, er det ikke bare lett å forårsake forurensning til strømnettet, noe som direkte påvirker normal drift av annet elektrisk utstyr, men også lett å danne elektromagnetisk forurensning i det innkommende rommet, noe som resulterer i det elektromagnetiske kompatibilitetsproblemet (EMC) til høyfrekvent svitsjingsstrømforsyning. Denne artikkelen fokuserer på å analysere den elektromagnetiske interferensen som overgår standarden i 1200W (24V/50A) høyfrekvent svitsjingsstrømforsyningsmodul som brukes i strømforsyningsskjermer for jernbanesignaler, og foreslår forbedringstiltak.
De elektromagnetiske forstyrrelsene som genereres av høyfrekvente svitsjestrømforsyninger kan deles inn i to kategorier: ledningsforstyrrelser og utstrålte forstyrrelser. Ledede forstyrrelser forplanter seg gjennom AC-strømkilder med frekvenser under 30MHz; Strålingsforstyrrelser forplanter seg gjennom rommet, med frekvenser fra 30 til 1000 MHz.
Analyse av elektromagnetiske forstyrrelseskilder i høyfrekvente strømforsyninger
Switching power transistorer fungerer i høyfrekvente lednings- og cutoff-tilstander. For å redusere koblingstap, forbedre effekttetthet og total effektivitet, blir åpnings- og lukkehastigheten til svitsjetransistoren raskere og raskere, vanligvis i løpet av noen få mikrosekunder. Brytertransistoren åpnes og lukkes med denne hastigheten, og danner støtspenning og støtstrøm, som vil generere høyfrekvente og høyspente toppharmoniske og elektromagnetiske forstyrrelser på rom- og AC-inngangslinjer.
Samtidig som høyfrekvente transformatoren T1 utfører krafttransformasjon, genererer den vekslende elektromagnetiske felt, utstråler elektromagnetiske bølger ut i rommet, og danner strålingsforstyrrelser. Den distribuerte induktansen og kapasitansen til transformatoren genererer oscillasjoner, som kobles til AC-inngangskretsen gjennom den distribuerte kapasitansen mellom transformatorens primærtrinn, og danner ledende forstyrrelser.
Når utgangsspenningen er relativt lav, fungerer utgangslikeretterdioden i en høyfrekvent svitsjetilstand og er også en kilde til elektromagnetisk interferens.
På grunn av den parasittiske induktansen og koblingskapasitansen til diodens ledning, samt påvirkningen av omvendt gjenvinningsstrøm, fungerer den med høye spennings- og strømendringshastigheter. Jo lengre diodens reverserte gjenopprettingstid, desto større effekt av toppstrøm, og jo sterkere er forstyrrelsessignalet, noe som resulterer i høyfrekvent dempningsoscillasjon, som er en ledningsforstyrrelse i differensialmodus.
Alle genererte elektromagnetiske signaler overføres til eksterne strømkilder gjennom metallledninger som kraftledninger, signallinjer og jordingsledninger, og danner ledende forstyrrelser. Utstrålte forstyrrelser er forårsaket av interferenssignaler som utstråles gjennom ledninger og enheter eller av sammenkoblede ledninger som fungerer som antenner.
3. Elektromagnetisk kompatibilitetsdesign for høyfrekvent svitsjingsstrømforsyning Elektromagnetisk forstyrrelse
Legg til et strømfilter ved inngangen til svitsjestrømforsyningen for å undertrykke høyordens harmoniske generert av svitsjestrømforsyningen.
Å legge til ferrittmagnetiske ringer til inngangs- og utgangskraftlinjene kan undertrykke høyfrekvent fellesmodus i kraftledningene og redusere forstyrrelsesenergien som utstråles gjennom kraftledningene.
Kraftledningen bør være så nær jordledningen som mulig for å redusere sløyfeområdet til differensialmodusstråling; Før AC-inngangsledningen og DC-strømledningen separat for å redusere elektromagnetisk kobling mellom inngangen og utgangen; Signallinjen skal føres vekk fra kraftledningen, nær jordledningen, og ikke for lang for å redusere kretsens sløyfeområde; Bredden på linjene på PCB-kortet bør ikke endres brått, og hjørnene bør overføres med buer, unngå rette vinkler eller skarpe hjørner så mye som mulig.
Installer avkoblingskondensatorer på chip- og MOS-bryterrørene så nært som mulig til strøm- og jordpinnene parallelt med enheten.
På grunn av tilstedeværelsen av Ldi/dt i jordingsledningen, er PCB-kortet og chassiset indirekte forbundet med kobbersøyler. For de som ikke er egnet for kobbersøyletilkobling, brukes tykkere ledninger og jordes i nærheten.
Legg til RC-absorpsjonskretser i begge ender av bryterrøret og utgangslikeretterdioden for å absorbere overspenning.
