Elektromágneses kompatibilitási tervezési séma nagyfrekvenciás kapcsolóüzemű tápegységhez
Ha magában a nagyfrekvenciás kapcsolóüzemű tápegységben fennálló elektromágneses interferencia (EMI) problémát nem kezelik megfelelően, akkor nem csak könnyű szennyezést okozni az elektromos hálózatban, ami közvetlenül befolyásolja más elektromos berendezések normál működését, hanem könnyen elektromágneses szennyeződést képeznek a bejövő térben, ami a nagyfrekvenciás kapcsolóüzemű tápegység elektromágneses kompatibilitási (EMC) problémájához vezet. Ez a cikk a szabványt meghaladó elektromágneses interferencia elemzésével foglalkozik a vasúti jel-tápellátás képernyőiben használt 1200 W-os (24V/50A) nagyfrekvenciás kapcsolóüzemű tápegység modulban, és javítási intézkedéseket javasol.
A nagyfrekvenciás kapcsolóüzemű tápegységek által keltett elektromágneses zavarok két csoportra oszthatók: vezetett zavarokra és sugárzott zavarokra. A vezetett zavarok 30 MHz alatti frekvenciájú váltakozó áramú áramforrásokon keresztül terjednek; A sugárzási zavar az űrben terjed, 30 és 1000 MHz közötti frekvenciákkal.
A nagyfrekvenciás kapcsolóüzemű tápegységek elektromágneses zavarforrásainak elemzése
A kapcsoló teljesítménytranzisztorok nagyfrekvenciás vezetési és lekapcsolási állapotban működnek. A kapcsolási veszteségek csökkentése, a teljesítménysűrűség és az általános hatékonyság javítása érdekében a kapcsolótranzisztor nyitási és zárási sebessége egyre gyorsabb, általában néhány mikroszekundum alatt. A kapcsolótranzisztor ezen a sebességen nyílik és zár, túlfeszültséget és túlfeszültséget képezve, amely nagyfrekvenciás és nagyfeszültségű csúcsharmonikusokat és elektromágneses interferenciát generál a térben és a váltakozó áramú bemeneti vonalakban.
A T1 nagyfrekvenciás transzformátor teljesítményátalakítással egyidejűleg váltakozó elektromágneses tereket generál, elektromágneses hullámokat sugározva a térbe, sugárzási zavarokat képezve. A transzformátor elosztott induktivitása és kapacitása rezgéseket generál, amelyek a transzformátor primer fokozatai között elosztott kapacitáson keresztül kapcsolódnak a váltakozó áramú bemeneti áramkörhöz, vezető zavarokat képezve.
Ha a kimeneti feszültség viszonylag alacsony, a kimeneti egyenirányító dióda nagyfrekvenciás kapcsolási állapotban működik, és egyben elektromágneses interferencia forrása is.
A dióda vezetékének parazita induktivitása és csomóponti kapacitása, valamint a fordított visszaállító áram hatása miatt nagy feszültség- és áramváltozási sebességgel működik. Minél hosszabb a dióda fordított helyreállítási ideje, annál nagyobb a csúcsáram hatása, és annál erősebb a zavarjel, ami nagyfrekvenciás csillapítási oszcillációt eredményez, ami differenciálmódusú vezetési zavar.
Az összes generált elektromágneses jelet fémhuzalokon, például távvezetékeken, jelvezetékeken és földelő vezetékeken keresztül továbbítják a külső áramforrásokhoz, vezető zavarokat okozva. A kisugárzott zavarokat a vezetékeken és eszközökön keresztül kisugárzott interferenciajelek vagy az antennaként működő vezetékek összekapcsolása okozza.
3. Elektromágneses kompatibilitási tervezés nagyfrekvenciás kapcsolóüzemű tápegység elektromágneses zavarásához
Adjon hozzá egy teljesítményszűrőt a kapcsolóüzemű tápegység bejáratához, hogy elnyomja a kapcsolóüzemű tápegység által generált magasrendű harmonikusokat.
A ferrit mágneses gyűrűk hozzáadása a bemeneti és kimeneti tápvezetékekhez elnyomhatja a nagyfrekvenciás közös üzemmódot a tápvezetékeken belül, és csökkentheti a tápvezetékeken keresztül kisugárzott zavaró energiát.
A tápvezetéknek a lehető legközelebb kell lennie a földelővezetékhez, hogy csökkentse a differenciális üzemmódú sugárzás hurokterületét; A bemeneti váltóáramú tápvezetéket és a kimeneti egyenáramú tápvezetéket külön vezesse, hogy csökkentse az elektromágneses csatolást a bemenet és a kimenet között; A jelvezetéket a tápvezetéktől távol, a földvezetékhez közel kell vezetni, és nem túl hosszúnak kell lennie az áramkör hurokterületének csökkentése érdekében; A nyomtatott áramköri lapon a vonalak szélessége nem változhat hirtelen, a sarkokat pedig ívekkel kell átvezetni, lehetőleg kerülve a derékszöget vagy az éles sarkokat.
Szerelje fel a leválasztó kondenzátorokat a chip és a MOS kapcsoló csöveire a lehető legközelebb a táp- és a földelő érintkezőkhöz, párhuzamosan az eszközzel.
A földelő vezetékben Ldi/dt jelenléte miatt a PCB kártya és a ház közvetetten rézoszlopokkal van összekötve. Azok számára, amelyek nem alkalmasak rézoszlopos csatlakozásra, vastagabb vezetékeket használnak és földelnek a közelben.
Adjon hozzá RC abszorpciós áramköröket a kapcsolócső és a kimeneti egyenirányító dióda mindkét végén a túlfeszültség elnyeléséhez.
