1 corrente di rumore EMI
Esistono molte topologie circuitali di alimentazione a commutazione, che possono essere suddivise in full-bridge, half-bridge, push-pull, single-ended forward, single-ended flyback e altre modalità in base alla combinazione di tubo interruttore di alimentazione e high- trasformatore di frequenza. Nel modulo di alimentazione switching di media e piccola potenza, le topologie circuitali maggiormente utilizzate sono push-pull, single-ended forward, single-ended flyback e così via. Lo schema a blocchi di un tipico circuito di alimentazione a commutazione diretta single-ended è mostrato nella Figura 1. È costituito da un tubo di commutazione di alimentazione Q1, un trasformatore ad alta frequenza T, un diodo raddrizzatore Dl, un diodo a ruota libera D2, un induttore del filtro di uscita L e un condensatore di filtro di uscita C. Durante il funzionamento, l'unità di controllo PWM può inviare un segnale di impulso con larghezza di impulso variabile per pilotare il tubo dell'interruttore Q1. Quando il tubo di commutazione Q1 è acceso, l'energia CC all'estremità di ingresso viene trasmessa al secondario attraverso il trasformatore ad alta frequenza. Quando il tubo dell'interruttore Q1 è spento, trasformatore ad alta frequenza per ripristino magnetico. L'impulso ad alta frequenza trasmesso attraverso il trasformatore ad alta frequenza viene rettificato in una CC pulsante unidirezionale dal diodo raddrizzatore. Dopo che questa CC pulsante è stata filtrata dall'induttore del filtro di uscita e dal condensatore del filtro, è possibile inviare la tensione CC richiesta.
Durante il processo di commutazione ad alta frequenza del transistor di commutazione di potenza Q1, gli impulsi che scorrono attraverso il transistor di commutazione di potenza e il trasformatore ad alta frequenza genereranno complesse tensioni armoniche e correnti armoniche. Il rumore generato da queste tensioni armoniche e correnti armoniche può essere trasmesso al terminale dell'alimentazione pubblica attraverso la linea di ingresso dell'alimentazione, o al carico attraverso la linea di uscita dell'alimentatore switching, causando interferenze ad altri sistemi o componenti sensibili. Lo spettro di rumore di questi rumori condotti sulla linea elettrica è mostrato in Figura 2. Si può vedere dalla figura che nella banda di frequenza da alcune centinaia di kHz a 50 MHz, cioè la banda di frequenza della fondamentale e di diverse armoniche di la frequenza di commutazione All'interno dell'intervallo, l'ampiezza del rumore di interferenza supera di gran lunga l'intervallo specificato da GJBl51A, il che farà sì che gli indicatori di compatibilità elettromagnetica come il rumore di conduzione del sistema superino lo standard.
2. Corrente di disturbo di modo comune
Tutti i componenti del circuito del modulo di alimentazione switching a montaggio superficiale con struttura metallica sono tutti assemblati sul substrato. I dispositivi attivi come i chip di controllo PWM, i tubi dell'interruttore di alimentazione e i diodi raddrizzatori sono tutti componenti del pacchetto montati in superficie. La tensione e la corrente dell'ingresso e dell'uscita vengono inviate dai cavi.
La piastra inferiore dell'involucro del tubo è il supporto del substrato di allumina. Il lato anteriore del substrato di allumina è l'area di cablaggio e l'area di assemblaggio dei componenti. Le piastre di base in metallo sono attaccate. La costante dielettrica del substrato di allumina è 8 e lo spessore è solitamente nell'intervallo da 0.5 a 1.0 mm. Nell'area di assemblaggio sul lato anteriore del substrato di allumina, i componenti a montaggio superficiale (come chip di controllo PWM, amplificatori operazionali, sorgenti di riferimento, interruttori MOSFET, diodi raddrizzatori) sono collegati al cablaggio tramite saldatura (come colla conduttiva, saldatura a rifusione, ecc.) gli elettrodi nell'area sono collegati. Sebbene questo metodo di connessione costituisca un loop circuitale, apporta anche una nuova capacità parassita Cp al circuito.
Nel circuito primario, il chip dell'interruttore di alimentazione, il chip di controllo PWM, il chip dell'amplificatore operazionale, le tracce delle linee di ingresso positive e negative dell'alimentatore, ecc. genereranno la capacità parassita Cp tra la piastra inferiore del guscio e la capacità del la capacità parassita dipende dallo spessore del substrato. e l'area che occupano sul pavimento. In questo modo, nel circuito, si formano capacità distribuite Cp1, Cp2, ..., Cp6, ecc. tra questi componenti e le loro tracce e la piastra inferiore dell'alloggiamento. Queste capacità distribuite causeranno correnti di rumore sotto l'influenza combinata di dV/dt, dI/dt e della corrente di recupero inversa del diodo raddrizzatore. Queste correnti di rumore sono uguali in grandezza e fase tra il positivo e il negativo della linea di alimentazione in ingresso e tra il positivo e il negativo della linea di carico in uscita e sono chiamate correnti di rumore di modo comune. La dimensione della corrente di rumore di modo comune è correlata alla dimensione della capacità distribuita, dV/dt, dI/dt, ecc.
3. Corrente di disturbo di modo differenziale primario
La corrente di disturbo di modo differenziale primario, nell'anello primario, il tubo di commutazione di potenza Q1, l'avvolgimento primario Lp del trasformatore ad alta frequenza e il condensatore di filtro di ingresso Ci costituiscono il circuito di conversione DC di ingresso dell'alimentatore switching. L'energia CC viene trasferita al secondario attraverso il trasformatore ad alta frequenza. Tuttavia, quando l'interruttore di alimentazione Q1 commuta, l'onda fondamentale e le armoniche causate dall'aumento e dalla diminuzione dell'impulso ad alta frequenza verranno trasmesse al terminale di alimentazione di ingresso lungo il condensatore del filtro di ingresso Ci e questa corrente di rumore si propaga lungo il positivo e terminali negativi della linea di alimentazione in ingresso. Si chiama la corrente di interferenza di modo differenziale primario IDIFF. Questa corrente di interferenza di modalità differenziale IDIFF scorre verso il terminale di alimentazione comune attraverso la linea di alimentazione di ingresso, specialmente quando il condensatore del filtro di ingresso Ci non è sufficientemente filtrato, l'interferenza alla linea di alimentazione di ingresso è grande e interferirà anche con altre parti del sistema attraverso il terminale comune di alimentazione. Pertanto, gli indicatori di prestazione di altre parti sono ridotti.
