Λύση σχεδίασης ηλεκτρομαγνητικής συμβατότητας για τροφοδοτικό μεταγωγής υψηλής συχνότητας
Εάν το πρόβλημα ηλεκτρομαγνητικής παρεμβολής (EMI) του ίδιου του τροφοδοτικού μεταγωγής υψηλής συχνότητας δεν αντιμετωπιστεί σωστά, όχι μόνο θα προκαλέσει εύκολα ρύπανση στο ηλεκτρικό δίκτυο και θα επηρεάσει άμεσα την κανονική λειτουργία άλλου ηλεκτρικού εξοπλισμού, αλλά θα δημιουργήσει εύκολα ηλεκτρομαγνητική ρύπανση στο χώρο, με αποτέλεσμα υψηλό Το πρόβλημα ηλεκτρομαγνητικής συμβατότητας (EMC) της τροφοδοσίας με μεταγωγή συχνότητας. Αυτό το άρθρο εστιάζει στην ανάλυση της ηλεκτρομαγνητικής διαταραχής που υπερβαίνει το τυπικό πρόβλημα της μονάδας τροφοδοτικού μεταγωγής υψηλής συχνότητας 1200W (24V/50A) που χρησιμοποιείται σε πίνακες τροφοδοσίας σήματος σιδηροδρομικών σημάτων και προτείνει μέτρα βελτίωσης.
Η ηλεκτρομαγνητική διαταραχή που δημιουργείται από το τροφοδοτικό μεταγωγής υψηλής συχνότητας μπορεί να χωριστεί σε δύο κατηγορίες: αγώγιμη διαταραχή και διαταραχή ακτινοβολίας. Η παρενόχληση που διεξάγεται μεταδίδεται μέσω του τροφοδοτικού AC, με συχνότητα κάτω των 30 MHz. Η ακτινοβολούμενη παρενόχληση μεταδίδεται μέσω του διαστήματος, με συχνότητα μεταξύ 30 και 1000 MHz.
Ανάλυση πηγών ηλεκτρομαγνητικής διαταραχής τροφοδοσίας μεταγωγής υψηλής συχνότητας
Ο ανορθωτής και ο σωλήνας ισχύος Q1 στο κύκλωμα, οι σωλήνες ισχύος Q2~Q5 στο κύκλωμα του σχήματος 1β, ο μετασχηματιστής υψηλής συχνότητας T1 και οι δίοδοι ανορθωτή εξόδου D1~D2 είναι όλες οι κύριες πηγές ηλεκτρομαγνητικής διαταραχής όταν η υψηλή Το τροφοδοτικό μεταγωγής συχνότητας λειτουργεί. Αναλύστε συγκεκριμένα όπως παρακάτω.
Οι αρμονικές υψηλής τάξης που δημιουργούνται κατά τη διαδικασία ανόρθωσης του ανορθωτή θα προκαλέσουν διαταραχή αγωγιμότητας και διαταραχή ακτινοβολίας κατά μήκος της γραμμής ισχύος.
Ο διακόπτης τροφοδοσίας λειτουργεί σε κατάσταση ενεργοποίησης και απενεργοποίησης υψηλής συχνότητας. Προκειμένου να μειωθούν οι απώλειες μεταγωγής και να βελτιωθεί η πυκνότητα ισχύος και η συνολική απόδοση, ο σωλήνας μεταγωγής ενεργοποιείται και απενεργοποιείται όλο και πιο γρήγορα, γενικά μέσα σε λίγα μικροδευτερόλεπτα. Η ενεργοποίηση και η απενεργοποίηση σε τέτοια ταχύτητα σχηματίζει τάση υπέρτασης και ρεύμα υπέρτασης, το οποίο δημιουργεί αρμονικές κορυφής υψηλής συχνότητας και υψηλής τάσης, προκαλώντας ηλεκτρομαγνητική διαταραχή στο χώρο και στις γραμμές εισόδου AC.
Ενώ ο μετασχηματιστής υψηλής συχνότητας Τ1 εκτελεί μετατροπή ισχύος, δημιουργεί ένα εναλλασσόμενο ηλεκτρομαγνητικό πεδίο και εκπέμπει ηλεκτρομαγνητικά κύματα στο διάστημα, σχηματίζοντας παρενόχληση ακτινοβολίας. Η κατανεμημένη αυτεπαγωγή και η χωρητικότητα του μετασχηματιστή δημιουργούν ταλάντωση και συνδέονται με τον βρόχο εισόδου AC μέσω της κατανεμημένης χωρητικότητας μεταξύ του πρωτεύοντος και του δευτερεύοντος σταδίου του μετασχηματιστή, σχηματίζοντας αγώγιμη διαταραχή.
Όταν η τάση εξόδου είναι σχετικά χαμηλή, η δίοδος ανορθωτή εξόδου λειτουργεί σε κατάσταση μεταγωγής υψηλής συχνότητας, η οποία είναι επίσης πηγή ηλεκτρομαγνητικής διαταραχής.
Λόγω της παρασιτικής επαγωγής του μολύβδου, της χωρητικότητας διασταύρωσης και της επίδρασης του ρεύματος ανάστροφης ανάκτησης, λειτουργεί υπό πολύ υψηλούς ρυθμούς αλλαγής τάσης και ρεύματος. Όσο μεγαλύτερος είναι ο χρόνος ανάστροφης ανάκτησης της διόδου, τόσο μεγαλύτερη είναι η επίδραση του ρεύματος αιχμής. , τόσο ισχυρότερο γίνεται το σήμα διαταραχής, με αποτέλεσμα την εξασθενημένη ταλάντωση υψηλής συχνότητας, η οποία είναι ένα είδος διαταραχής αγωγιμότητας διαφορικού τρόπου λειτουργίας.
Όλα αυτά τα παραγόμενα ηλεκτρομαγνητικά σήματα μεταδίδονται στο εξωτερικό τροφοδοτικό μέσω μεταλλικών καλωδίων όπως γραμμές τροφοδοσίας, γραμμές σήματος και καλώδια γείωσης, δημιουργώντας αγώγιμη διαταραχή. Οι ακτινοβολούμενες διαταραχές προκαλούνται από σήματα διαταραχής που ακτινοβολούν μέσω καλωδίων και συσκευών ή μέσω διασυνδέσεων που λειτουργούν ως κεραίες.
3. Σχεδιασμός ηλεκτρομαγνητικής συμβατότητας για ηλεκτρομαγνητική διαταραχή του τροφοδοτικού μεταγωγής υψηλής συχνότητας
Προσθέστε ένα φίλτρο ισχύος στην είσοδο του τροφοδοτικού μεταγωγής για να καταστείλετε τις αρμονικές υψηλής τάξης που παράγονται από το τροφοδοτικό μεταγωγής.
Η προσθήκη ενός μαγνητικού δακτυλίου από φερρίτη στις γραμμές τροφοδοσίας εισόδου και εξόδου όχι μόνο καταστέλλει την κοινή λειτουργία υψηλής συχνότητας στις γραμμές τροφοδοσίας, αλλά μειώνει επίσης την ενέργεια διαταραχής που ακτινοβολείται μέσω των ηλεκτρικών γραμμών.
Κρατήστε το καλώδιο ρεύματος όσο το δυνατόν πιο κοντά στο καλώδιο γείωσης για να μειώσετε την περιοχή βρόχου της ακτινοβολίας διαφορικής λειτουργίας. δρομολογήστε τη γραμμή τροφοδοσίας εναλλασσόμενου ρεύματος εισόδου και τη γραμμή ρεύματος συνεχούς ρεύματος εξόδου ξεχωριστά για να μειώσετε την ηλεκτρομαγνητική σύζευξη μεταξύ εισόδου και εξόδου. κρατήστε τη γραμμή σήματος μακριά από τη γραμμή ρεύματος και κοντά στο έδαφος. το πλάτος των γραμμών στην πλακέτα PCB δεν πρέπει να είναι ξαφνικό, χρησιμοποιήστε μεταβάσεις τόξου στις γωνίες και προσπαθήστε να μην χρησιμοποιείτε ορθές γωνίες ή αιχμηρές γωνίες.
Εγκαταστήστε πυκνωτές αποσύνδεσης στο τσιπ και στο σωλήνα διακόπτη MOS όσο το δυνατόν πιο κοντά στις ακίδες τροφοδοσίας και γείωσης της συσκευής παράλληλα.
Λόγω της ύπαρξης Ldi/dt στο καλώδιο γείωσης, η πλακέτα PCB και το πλαίσιο συνδέονται έμμεσα χρησιμοποιώντας χάλκινες κολόνες. Για εκείνα που δεν είναι κατάλληλα για σύνδεση με χάλκινες κολόνες, θα πρέπει να χρησιμοποιούνται πιο χοντρά σύρματα και να γειώνονται κοντά.
Προσθέστε ένα κύκλωμα απορρόφησης RC και στα δύο άκρα του σωλήνα διακόπτη και της διόδου ανορθωτή εξόδου για να απορροφήσει την τάση υπέρτασης.
