Аналіз технології контролю електромагнітних перешкод імпульсного джерела живлення
У цій статті детально проаналізовано механізм виникнення електромагнітних перешкод у імпульсному джерелі живлення та запропоновано серію стратегій придушення електромагнітних перешкод, що дозволяє ефективно покращити електромагнітну сумісність імпульсного джерела живлення.
Імпульсне джерело живлення – це різновид силового електронного продукту, який використовує силові напівпровідникові пристрої та об’єднує технологію перетворення потужності, електронну електромагнітну технологію та технологію автоматичного керування. Завдяки таким перевагам, як низьке енергоспоживання, висока ефективність, малий об’єм, легка вага, стабільна робота, безпека та надійність, а також широкий діапазон стабілізації напруги, він широко використовується в області комп’ютерів, зв’язку, електронних приладів, промислового автоматичного керування, національної оборони та побутової техніки. Однак імпульсне джерело живлення має погану реакцію на перехідний процес і схильне до електромагнітних перешкод (EMD), а сигнал EMI займає широкий діапазон частот і має певну амплітуду. Ці електромагнітні сигнали забруднюють електромагнітне середовище через провідність і випромінювання та спричиняють перешкоди комунікаційному обладнанню та електронним приладам, таким чином певною мірою обмежуючи використання імпульсного джерела живлення.
1 імпульсне джерело живлення викликає електромагнітні перешкоди
Електромагнітні перешкоди (EMI) — це різновид порушення роботи електронної системи чи підсистеми, викликаного неочікуваними електромагнітними завадами. Він складається з трьох основних елементів: джерела перешкод, тобто обладнання, яке генерує енергію електромагнітних перешкод; Канал зв'язку, тобто канал або середовище для передачі електромагнітних перешкод; Чутливе обладнання, тобто пристрої, обладнання, підсистеми або системи, пошкоджені електромагнітними перешкодами. Виходячи з цього, основними заходами боротьби з електромагнітними перешкодами є: придушення джерел перешкод, відсікання шляху катастрофи, зниження реакції чутливого обладнання на перешкоди або підвищення рівня електромагнітної чутливості.
Відповідно до принципу роботи імпульсного джерела живлення відомо, що імпульсне джерело живлення спочатку випрямляє змінний струм промислової частоти в постійний, потім інвертує його в змінний струм високої частоти і, нарешті, виводить його через випрямлення та фільтрацію для отримання стабільної напруги постійного струму . У схемі силовий тріод і діод в основному працюють у стані перемикання та працюють у порядку мікросекунд; Коли тріод і діод вмикаються та вимикаються, струм сильно змінюється під час наростання та спаду, що легко генерувати радіочастотну енергію та утворювати джерела перешкод. У той же час індуктивність витоку трансформатора та пік, викликаний зворотним струмом відновлення вихідного діода, також створять потенційні електромагнітні перешкоди.
Імпульсний блок живлення зазвичай працює на високій частоті, а частота вище 02 кГц, тому його розподілену ємність не можна ігнорувати. З одного боку, ізоляційний лист між радіатором і колектором комутаційної трубки має велику площу контакту та тонкий ізоляційний лист, тому розподілену ємність між ними не можна ігнорувати на високій частоті, а високочастотний струм буде потік до радіатора через розподілену ємність, а потім до землі шасі, що призводить до синфазних перешкод; З іншого боку, існує розподілена ємність між первинними каскадами імпульсного трансформатора, яка може безпосередньо поєднувати напругу первинної обмотки з вторинною обмоткою та створювати синфазні перешкоди на двох лініях живлення з виходом постійного струму вторинної обмотки. намотування.
Таким чином, джерела перешкод в імпульсному джерелі живлення в основному зосереджені в таких компонентах, як комутаційні лампи, діоди та високочастотні трансформатори, а також у вхідних і вихідних ланцюгах змінного струму.
2 Заходи по придушенню електромагнітних перешкод імпульсного джерела живлення
Зазвичай контроль EMI імпульсного джерела живлення в основному використовує технологію фільтрації, технологію екранування, технологію герметизації та технологію заземлення. Залежно від шляху передачі електромагнітні перешкоди можна розділити на перешкоди провідності та перешкоди випромінювання. Імпульсне джерело живлення в основному створює перешкоди, і його діапазон частот найширший, близько 10 кГц-30МГц. Контрзаходи для придушення кондуктивних перешкод в основному застосовуються в трьох діапазонах частот: 10 кГц-150кГц, 150 кГц-10МГц і вище. Звичайні перешкоди знаходяться в основному в діапазоні від 10 кГц до 150 кГц, що зазвичай усувається загальним фільтром LC. Синфазні перешкоди в основному знаходяться в діапазоні 150 кГц -10 МГц, що зазвичай усувається за допомогою синфазного фільтра. Контрзаходи для смуги частот вище 10 МГц полягають у покращенні форми фільтра та вживанні заходів із захисту від електромагнітного випромінювання.
2.1 з використанням фільтра електромагнітних перешкод змінного струму.
Зазвичай існують два способи передачі струму перешкод по провіднику: синфазний і диференціальний режим. Синфазні перешкоди — це перешкоди між рідиною-носієм і землею: перешкоди мають однакову величину та напрямок і існують між будь-якою відносною землею джерела живлення або між нейтральною лінією та землею. Він в основному створюється du/dt, а di/dt також створює певні синфазні перешкоди. Інтерференція диференціального режиму – це інтерференція між рідинами-носіями: інтерференція однакова за величиною та протилежна за напрямком і існує між фазною лінією та нейтральною лінією джерела живлення, а також фазовою лінією та фазовою лінією. Коли струм перешкоди передається по провіднику, він може проявлятися як в загальному, так і в диференціальному режимі. Однак синфазний струм завади може заважати корисним сигналам лише після того, як він стане диференціальним струмом завади.
У лінії електропередачі змінного струму існують два вищезазначені типи перешкод, як правило, низькочастотні перешкоди в диференціальному режимі та високочастотні перешкоди в загальному режимі. Загалом амплітуда перешкод диференціального режиму мала, частота низька, а викликана перешкода невелика; Синфазні перешкоди мають велику амплітуду та високу частоту, а також можуть створювати випромінювання через дроти, що викликає великі перешкоди. Якщо на вхідному кінці джерела змінного струму використовується відповідний фільтр електромагнітних перешкод, електромагнітні перешкоди можуть бути ефективно придушені. Основний принцип електромагнітного фільтра лінії електропередачі показаний на малюнку 1, у якому конденсатори диференціального режиму C1 і C2 використовуються для короткого замикання струму перешкод диференціального режиму, тоді як конденсатори заземлення проміжної лінії C3 і C4 використовуються для короткого замикання ланцюг синфазного струму перешкод. Синфазна дросельна котушка складається з двох котушок однакової товщини, намотаних на магнітопроводі в одному напрямку. Якщо магнітний зв’язок між двома котушками дуже близький, індуктивність витоку буде дуже малою, що погано в діапазоні частот лінії електропередачі.
Реактивний опір моди стане дуже малим; Коли струм навантаження протікає через синфазний дросель, лінії магнітного поля, створювані котушками, з’єднаними послідовно на фазовій лінії, протилежні силам, створюваним котушками, з’єднаними послідовно на нейтральній лінії, і вони компенсують одна одну в магнітний сердечник. Тому навіть при великому струмі навантаження магнітопровод не буде насичуватися. Для струму синфазної перешкоди магнітні поля, створювані двома котушками, знаходяться в одному напрямку, що представлятиме велику індуктивність, таким чином відіграючи роль у ослабленні сигналу синфазної перешкоди. Тут дросель синфазної котушки має бути виготовлений з феритового магнітного матеріалу з високою проникністю та хорошими частотними характеристиками.
