Progettazione della compatibilità elettromagnetica degli alimentatori switching
La compatibilità elettromagnetica (EMC) degli alimentatori a commutazione si riferisce alla coesistenza di vari dispositivi elettrici in un intervallo limitato di spazio, tempo e spettro senza causare un degrado delle prestazioni, che include disturbi elettromagnetici (EMD) e sensibilità elettromagnetica (EMS). L'EMD si riferisce al rumore emesso dai prodotti elettrici, mentre l'EMS si riferisce alla capacità dei prodotti elettrici di resistere ai disturbi elettromagnetici esterni. Un dispositivo con una buona compatibilità elettromagnetica non deve essere influenzato dall'ambiente elettromagnetico circostante né causare disturbi elettromagnetici.
Il tubo dell'interruttore nell'alimentatore switching presenta un grande salto di tensione e corrente durante il processo di accensione/spegnimento ad alta frequenza, generando così forti disturbi elettromagnetici, ma la gamma di frequenze del disturbo (< 30MHz) is relatively low. The geometric size of most low-power switching power supplies is much smaller than the corresponding wavelength of 30MHz electromagnetic field (about 10m in air medium), and the electromagnetic disturbance phenomenon studied by switching power supply systems belongs to the range of quasi-stationary field. When studying their electromagnetic disturbance problems, the main consideration is conduction disturbance.
Disturbi elettromagnetici
La discussione sui disturbi elettromagnetici viene generalmente effettuata partendo da tre aspetti: le caratteristiche della sorgente del disturbo, le caratteristiche del canale di accoppiamento del disturbo e le caratteristiche dell'oggetto disturbato.
1 alimentatore switching nella principale fonte di interferenza elettromagnetica
La fonte di interferenza elettromagnetica negli alimentatori a commutazione comprende principalmente dispositivi di commutazione, diodi e componenti passivi non lineari; Negli alimentatori a commutazione, anche il cablaggio improprio delle schede stampate è un fattore importante che causa disturbi elettromagnetici.
Disturbi elettromagnetici causati dal circuito di commutazione
Per l'alimentatore a commutazione, il disturbo elettromagnetico generato dal circuito di commutazione è una delle principali fonti di disturbo dell'alimentatore a commutazione. Il circuito di commutazione è il nucleo dell'alimentatore switching, composto principalmente da tubo di commutazione e trasformatore ad alta frequenza. Il dv/dt da esso generato è un impulso con grande ampiezza, ampia banda di frequenza e ricche armoniche. Le ragioni principali di questo disturbo dell'impulso sono
1) Il carico del tubo dell'interruttore è la bobina primaria del trasformatore ad alta frequenza, che è un carico induttivo. Nel momento in cui il tubo dell'interruttore viene acceso, la bobina primaria produce una grande corrente di spunto e su entrambe le estremità della bobina primaria appare un picco di tensione elevato. Nel momento in cui il tubo dell'interruttore viene spento, una parte dell'energia non viene trasmessa dalla bobina primaria alla bobina secondaria a causa del flusso di dispersione della bobina primaria e questa parte dell'energia immagazzinata nell'induttore formerà un'oscillazione di attenuazione con picchi con i condensatori e i resistori nel circuito del collettore e si sovrapporrà alla tensione di spegnimento per formare un picco di tensione di spegnimento. Questa interruzione della tensione di alimentazione produrrà lo stesso transitorio di corrente impulsiva di magnetizzazione di quando la bobina primaria è accesa e questo rumore verrà condotto ai terminali di ingresso e di uscita, provocando disturbi di conduzione e, nel peggiore dei casi, potrebbe rompersi il tubo dell'interruttore.
2) Il circuito di corrente di commutazione ad alta frequenza composto dalla bobina primaria del trasformatore di impulsi, dal tubo di commutazione e dal condensatore di filtro può produrre radiazioni spaziali di grandi dimensioni e formare disturbi di radiazione. Se la capacità di filtraggio del condensatore è insufficiente o le caratteristiche ad alta frequenza non sono buone, l'impedenza ad alta frequenza sul condensatore porterà la corrente ad alta frequenza all'alimentazione CA in modalità differenziale per formare disturbi di conduzione.
Disturbi elettromagnetici causati dal circuito raddrizzatore a diodi
Il |di/dt| della corrente di recupero inversa generata dal diodo raddrizzatore nel circuito principale è molto inferiore a quella del diodo volano. Essendo una fonte di interferenza elettromagnetica, l'intensità del disturbo causata dalla corrente di recupero inverso del diodo raddrizzatore è elevata e la banda di frequenza è ampia. Il salto di tensione generato dal diodo raddrizzatore è molto inferiore a quello generato quando il tubo dell'interruttore nell'alimentatore viene acceso e spento. Pertanto, è possibile studiare il circuito raddrizzatore come parte del canale di accoppiamento delle interferenze elettromagnetiche, indipendentemente dall'influenza di |dv/dt| e |di/dt| prodotto dai diodi raddrizzatori.
Rapporto tra dv/dt e dimensione del carico
Il Dv/dt generato quando il tubo dell'interruttore di alimentazione viene acceso e spento è la principale fonte di disturbo dell'alimentatore switching. Analisi teoriche ed esperimenti mostrano che il valore di |dv/dt| generato dallo spegnimento aumenta con l'aumento del carico, ma il cambiamento del carico ha poco effetto su |dv/dt| acceso. Perché |dv/dt| generato all'accensione e allo spegnimento è diverso, anche l'impulso di disturbo generato esternamente è diverso.
