Analisi del metodo di progettazione della compatibilità elettromagnetica per l'alimentazione a commutazione
A causa dei vantaggi delle dimensioni ridotte e dell'elevato fattore di potenza, l'alimentatore switching è ampiamente utilizzato nella comunicazione, nel controllo, nei computer e in altri campi. Tuttavia, a causa dell'interferenza elettromagnetica, la sua ulteriore applicazione è limitata in una certa misura. Questo documento analizzerà i vari meccanismi di interferenza elettromagnetica dell'alimentatore a commutazione e, sulla base di esso, proporrà il metodo di progettazione della compatibilità elettromagnetica dell'alimentatore a commutazione.
Analisi dell'interferenza elettromagnetica dell'alimentazione a commutazione
La struttura dell'alimentatore a commutazione è mostrata nella Figura 1. Innanzitutto, la frequenza di alimentazione CA viene rettificata in CC, quindi convertita in alta frequenza e infine emessa attraverso il circuito di rettifica e filtraggio per ottenere una tensione CC stabile. Progettazione e layout del circuito irragionevoli, vibrazioni meccaniche, scarsa messa a terra, ecc. causeranno interferenze elettromagnetiche interne. Allo stesso tempo, anche l'induttanza di dispersione del trasformatore e il picco causato dalla corrente di recupero inversa del diodo di uscita sono potenziali forti fonti di interferenza.
1 Fonti interne di interferenza
● circuito di commutazione
Il circuito di commutazione è composto principalmente da un tubo di commutazione e da un trasformatore ad alta frequenza. C'è una capacità distribuita tra il tubo dell'interruttore e il suo dissipatore di calore, l'involucro e i cavi interni dell'alimentatore. Il du/dt generato da esso ha un impulso relativamente ampio, un'ampia banda di frequenza e ricche armoniche. Il carico del tubo di commutazione è la bobina primaria del trasformatore ad alta frequenza, che è un carico induttivo. Quando il tubo interruttore originariamente acceso viene spento, l'induttanza di dispersione del trasformatore ad alta frequenza genera una forza controelettromotrice E=-Ldi/dt e il suo valore è proporzionale alla velocità di variazione della corrente del collettore e proporzionale all'induttanza di dispersione, sovrapposta alla tensione di interruzione, si forma un picco di tensione di spegnimento, formando così un'interferenza di conduzione.
● Diodi raddrizzatori per circuiti raddrizzatori
C'è una corrente inversa quando il diodo raddrizzatore di uscita viene interrotto e il tempo in cui ritorna a zero è correlato a fattori come la capacità di giunzione. Produrrà un grande cambiamento di corrente di/dt sotto l'influenza dell'induttanza di dispersione del trasformatore e di altri parametri di distribuzione e genererà forti interferenze ad alta frequenza, la frequenza può raggiungere decine di megahertz.
● Parametri spuri
A causa del funzionamento a una frequenza più elevata, le caratteristiche dei componenti a bassa frequenza nell'alimentatore a commutazione cambieranno, con conseguente rumore. Alle alte frequenze, i parametri vaganti hanno una grande influenza sulle caratteristiche del canale di accoppiamento, e la capacità distribuita diventa il canale di interferenza elettromagnetica.
2 Fonti esterne di interferenza
Le fonti di interferenza esterne possono essere suddivise in interferenze di alimentazione e interferenze di fulmini, e l'interferenza di alimentazione esiste in "modalità comune" e "modalità differenziale". Allo stesso tempo, poiché la rete elettrica CA è direttamente collegata al ponte raddrizzatore e al circuito del filtro, in mezzo ciclo, solo il tempo di picco della tensione di ingresso ha corrente di ingresso, risultando in un fattore di potenza in ingresso molto basso della potenza fornitura (circa 0.6). Inoltre, questa corrente contiene un gran numero di componenti armoniche di corrente, che causeranno un "inquinamento" armonico alla rete.
Progettazione EMC di alimentatori a commutazione
Esistono tre condizioni necessarie per l'interferenza elettromagnetica: fonte di interferenza, mezzo di trasmissione e apparecchiature sensibili. Lo scopo della progettazione EMC è distruggere una di queste tre condizioni. Per questo, i principali metodi adottati sono: misure del circuito, filtraggio EMI, schermatura, progettazione anti-interferenza del circuito stampato, ecc.
1 Tecnologia di commutazione morbida per ridurre la perdita di commutazione e il rumore di commutazione
La commutazione soft è una tecnologia di commutazione avanzata basata sulla tecnologia di risonanza o che utilizza la tecnologia di controllo in stato di tensione/corrente zero sviluppata sulla base della commutazione hard.
Il metodo di realizzazione della commutazione graduale consiste nell'aggiungere piccoli induttori, condensatori e altri componenti risonanti nel circuito originale, introducendo la risonanza prima e dopo il processo di commutazione ed eliminando la sovrapposizione di tensione e corrente. La Figura 2 mostra un'unità di commutazione di base che utilizza la tecnologia di commutazione soft.
Utilizzare la schermatura per sopprimere le interferenze irradiate e indotte
Lo spettro di interferenza dell'alimentatore switching è concentrato nella banda di frequenza inferiore a 30MHz, e il diametro r<λ 2π="" is="" mainly="" an="" electromagnetic="" field="" of="" near-field="" nature,="" and="" it="" is="" a="" low-impedance="" field.="" materials="" with="" good="" electrical="" conductivity="" can="" be="" used="" to="" shield="" the="" electric="" field,="" while="" materials="" with="" high="" magnetic="" permeability="" can="" be="" used="" to="" shield="" the="" magnetic="" field.="" in="" addition,="" effective="" shielding="" measures="" should="" be="" taken="" for="" transformers,="" inductors,="" power="" devices,="" etc.="" the="" ventilation="" holes="" on="" the="" shielding="" shell="" are="" preferably="" circular,="" and="" the="" number="" of="" holes="" can="" be="" many="" if="" ventilation="" conditions="" are="" satisfied,="" and="" the="" size="" of="" each="" hole="" should="" be="" as="" small="" as="" possible.="" the="" seams="" are="" to="" be="" welded="" to="" ensure="" electromagnetic="" continuity.="" filtering="" measures="" should="" be="" taken="" at="" the="" lead-in="" and="" lead-out="" lines="" of="" the="" shielded="" enclosure.="" for="" electric="" field="" shielding,="" the="" shielding="" case="" must="" be="" grounded.="" for="" magnetic="" field="" shielding,="" the="" shielded="" case="" does="" not="" need="" to="" be="">
