Analiza metode načrtovanja elektromagnetne združljivosti za stikalno napajanje
Zaradi prednosti majhnosti in visokega faktorja moči se stikalni napajalnik pogosto uporablja v komunikaciji, nadzoru, računalniku in na drugih področjih. Vendar pa je zaradi elektromagnetnih motenj njegova nadaljnja uporaba do določene mere omejena. Ta članek bo analiziral različne mehanizme elektromagnetnih motenj stikalnega napajanja in na podlagi tega predlagal metodo načrtovanja elektromagnetne združljivosti stikalnega napajanja.
Analiza elektromagnetnih motenj stikalnega napajanja
Struktura stikalnega napajalnika je prikazana na sliki 1. Najprej se napajalna frekvenca izmeničnega toka popravi v enosmerni, nato pretvori v visokofrekvenčno in končno izhod skozi usmerniško in filtrirno vezje, da dobimo stabilno enosmerno napetost. Nerazumna zasnova in postavitev vezja, mehanske vibracije, slaba ozemljitev itd. bodo povzročili notranje elektromagnetne motnje. Hkrati sta induktivnost uhajanja transformatorja in konica, ki jo povzroči povratni obnovitveni tok izhodne diode, prav tako potencialna močna vira motenj.
1 Notranji viri motenj
● stikalno vezje
Stikalno vezje je v glavnem sestavljeno iz stikalne cevi in visokofrekvenčnega transformatorja. Med stikalno cevjo in njenim hladilnikom, ohišjem in notranjimi vodniki napajalnika je porazdeljena kapacitivnost. Du/dt, ki ga ustvari, ima relativno velik impulz, širok frekvenčni pas in bogate harmonike. Obremenitev preklopne cevi je primarna tuljava visokofrekvenčnega transformatorja, ki je induktivna obremenitev. Ko je stikalna cev, ki je bila prvotno vklopljena, izklopljena, induktivnost uhajanja visokofrekvenčnega transformatorja ustvari nasprotno elektromotorno silo E=-Ldi/dt, njena vrednost pa je sorazmerna s stopnjo spremembe toka kolektorja in sorazmerno z induktivnostjo uhajanja, superponirano na izklop. Na izklopni napetosti nastane vrh izklopne napetosti, s čimer nastane prevodna motnja.
● Usmerniške diode za usmerniška vezja
Ko je izhodna usmerniška dioda odrezana, pride do povratnega toka in čas, ko se vrne na nič, je povezan z dejavniki, kot je kapacitivnost spoja. Povzročil bo veliko spremembo toka di/dt pod vplivom induktivnosti uhajanja transformatorja in drugih parametrov porazdelitve ter ustvaril močno visokofrekvenčno motnjo, frekvenca lahko doseže več deset megahercev.
● Lažni parametri
Zaradi delovanja na višji frekvenci se spremenijo lastnosti nizkofrekvenčnih komponent v stikalnem napajalniku, kar povzroči šum. Pri visokih frekvencah imajo razpršeni parametri velik vpliv na značilnosti sklopitvenega kanala, porazdeljena kapacitivnost pa postane kanal elektromagnetnih motenj.
2 Zunanji viri motenj
Zunanje vire motenj lahko razdelimo na motnje moči in motnje strele, motnje moči pa obstajajo v "skupnem načinu" in "diferencialnem načinu". Ker je napajalno omrežje izmeničnega toka neposredno povezano z usmerniškim mostom in filtrirnim vezjem, ima v pol cikla vhodni tok samo konica vhodne napetosti, kar ima za posledico zelo nizek faktor vhodne moči. dobava (približno 0,6). Poleg tega ta tok vsebuje veliko število tokovnih harmonskih komponent, ki bodo povzročile harmonično "onesnaženje" omrežja.
EMC zasnova stikalnega napajanja
Za elektromagnetne motnje so potrebni trije pogoji: vir motenj, prenosni medij in občutljiva oprema. Namen oblikovanja EMC je uničiti enega od teh treh pogojev. Za to so uporabljene glavne metode: meritve vezja, filtriranje elektromagnetnih motenj, zaščita, zasnova tiskanega vezja proti motnjam itd.
1 Tehnologija mehkega preklapljanja za zmanjšanje izgube pri preklapljanju in hrupa pri preklapljanju
Mehko preklapljanje je napredna preklopna tehnologija, ki temelji na resonančni tehnologiji ali uporablja krmilno tehnologijo v ničelnem stanju napetosti/toka, razvita na podlagi trdega preklopa.
Metoda realizacije mehkega preklopa je: dodajanje majhnih induktorjev, kondenzatorjev in drugih resonančnih komponent v prvotno vezje, uvedba resonance pred in po preklopnem procesu ter odprava prekrivanja napetosti in toka. Slika 2 prikazuje osnovno stikalno enoto, ki uporablja tehnologijo mehkega preklapljanja.
Za zatiranje sevanih in induciranih motenj uporabite zaščito
Interferenčni spekter stikalnega napajalnika je koncentriran v frekvenčnem pasu pod 30MHz, premer 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="">
