Ανάλυση τεχνολογίας ελέγχου EMI μεταγωγής τροφοδοσίας
Σε αυτή την εργασία, αναλύεται λεπτομερώς ο μηχανισμός του EMI στην τροφοδοσία μεταγωγής και παρουσιάζονται μια σειρά από στρατηγικές καταστολής EMI, βελτιώνοντας έτσι αποτελεσματικά την ηλεκτρομαγνητική συμβατότητα της τροφοδοσίας μεταγωγής.
Το τροφοδοτικό μεταγωγής είναι ένα είδος ηλεκτρονικού προϊόντος ισχύος που χρησιμοποιεί συσκευές ημιαγωγών ισχύος και ενσωματώνει τεχνολογία μετατροπής ισχύος, ηλεκτρονική ηλεκτρομαγνητική τεχνολογία και τεχνολογία αυτόματου ελέγχου. Λόγω των πλεονεκτημάτων της χαμηλής κατανάλωσης ενέργειας, της υψηλής απόδοσης, του μικρού όγκου, του μικρού βάρους, της σταθερής εργασίας, της ασφάλειας και αξιοπιστίας και του ευρέος εύρους σταθεροποίησης τάσης, χρησιμοποιείται ευρέως στους τομείς των υπολογιστών, των επικοινωνιών, των ηλεκτρονικών οργάνων, του βιομηχανικού αυτόματου ελέγχου, εθνική άμυνα και οικιακές συσκευές. Ωστόσο, το τροφοδοτικό μεταγωγής έχει κακή μεταβατική απόκριση και είναι επιρρεπές σε ηλεκτρομαγνητικές παρεμβολές (EMD) και το σήμα EMI καταλαμβάνει ένα ευρύ φάσμα συχνοτήτων και έχει ένα συγκεκριμένο πλάτος. Αυτά τα σήματα EMI μολύνουν το ηλεκτρομαγνητικό περιβάλλον μέσω αγωγιμότητας και ακτινοβολίας και προκαλούν παρεμβολές στον εξοπλισμό επικοινωνίας και τα ηλεκτρονικά όργανα, περιορίζοντας έτσι τη χρήση της τροφοδοσίας μεταγωγής σε κάποιο βαθμό.
1 τροφοδοτικό διακόπτη προκαλεί ηλεκτρομαγνητικές παρεμβολές
Η ηλεκτρομαγνητική παρεμβολή (EMI) είναι ένα είδος βλάβης στην απόδοση του ηλεκτρονικού συστήματος ή του υποσυστήματος που προκαλείται από απροσδόκητη ηλεκτρομαγνητική διαταραχή. Αποτελείται από τρία βασικά στοιχεία: πηγή παρεμβολής, δηλαδή εξοπλισμός που παράγει ηλεκτρομαγνητική ενέργεια παρεμβολής. Κανάλι σύζευξης, δηλαδή το κανάλι ή το μέσο για τη μετάδοση ηλεκτρομαγνητικών παρεμβολών. Ευαίσθητος εξοπλισμός, δηλαδή συσκευές, εξοπλισμός, υποσυστήματα ή συστήματα που έχουν υποστεί ζημιά από ηλεκτρομαγνητικές παρεμβολές. Με βάση αυτό, τα βασικά μέτρα για τον έλεγχο των ηλεκτρομαγνητικών παρεμβολών είναι: καταστολή πηγών παρεμβολών, αποκοπή της διαδρομής της καταστροφής, μείωση της απόκρισης ευαίσθητου εξοπλισμού σε παρεμβολές ή αύξηση του επιπέδου ηλεκτρομαγνητικής ευαισθησίας.
Σύμφωνα με την αρχή λειτουργίας της τροφοδοσίας μεταγωγής, είναι γνωστό ότι η τροφοδοσία μεταγωγής πρώτα διορθώνει το εναλλασσόμενο ρεύμα συχνότητας ισχύος σε συνεχές ρεύμα, στη συνέχεια το αναστρέφει σε εναλλασσόμενο ρεύμα υψηλής συχνότητας και τελικά το εξάγει μέσω ανόρθωσης και φιλτραρίσματος για να αποκτήσει σταθερή τάση συνεχούς ρεύματος . Στο κύκλωμα, η τρίοδος ισχύος και η δίοδος λειτουργούν κυρίως στην κατάσταση μεταγωγής και λειτουργούν με τη σειρά μικροδευτερόλεπτου. Όταν η τρίοδος και η δίοδος ενεργοποιούνται και απενεργοποιούνται, το ρεύμα αλλάζει πολύ κατά τη διάρκεια του χρόνου ανόδου και πτώσης, που είναι εύκολο να παραχθεί ενέργεια ραδιοσυχνοτήτων και να σχηματιστούν πηγές παρεμβολών. Ταυτόχρονα, η επαγωγή διαρροής του μετασχηματιστή και η κορυφή που προκαλείται από το αντίστροφο ρεύμα ανάκτησης της διόδου εξόδου θα σχηματίσουν επίσης πιθανή ηλεκτρομαγνητική παρεμβολή.
Το τροφοδοτικό μεταγωγής λειτουργεί συνήθως σε υψηλή συχνότητα και η συχνότητα είναι πάνω από 02 kHz, επομένως η κατανεμημένη χωρητικότητά του δεν μπορεί να αγνοηθεί. Από τη μία πλευρά, το μονωτικό φύλλο μεταξύ της ψύκτρας και του συλλέκτη του σωλήνα διακόπτη έχει μεγάλη επιφάνεια επαφής και λεπτό μονωτικό φύλλο, επομένως η κατανεμημένη χωρητικότητα μεταξύ τους δεν μπορεί να αγνοηθεί σε υψηλή συχνότητα και το ρεύμα υψηλής συχνότητας θα ροή στην ψύκτρα μέσω της κατανεμημένης χωρητικότητας και στη συνέχεια στη γείωση του πλαισίου, με αποτέλεσμα παρεμβολές κοινού τρόπου λειτουργίας. Από την άλλη πλευρά, υπάρχει μια κατανεμημένη χωρητικότητα μεταξύ των πρωτευόντων σταδίων του παλμικού μετασχηματιστή, η οποία μπορεί να συγχωνεύσει απευθείας την τάση του πρωτεύοντος τυλίγματος στο δευτερεύον τύλιγμα και να παράγει παρεμβολές κοινού τρόπου λειτουργίας στις δύο γραμμές ηλεκτρικής ενέργειας με την έξοδο DC του δευτερεύοντος κούρδισμα.
Επομένως, οι πηγές παρεμβολών στην τροφοδοσία μεταγωγής συγκεντρώνονται κυρίως στα εξαρτήματα όπως οι σωλήνες μεταγωγής, οι δίοδοι και οι μετασχηματιστές υψηλής συχνότητας, καθώς και τα κυκλώματα εισόδου AC και εξόδου ανόρθωσης.
2 Μέτρα για την καταστολή των ηλεκτρομαγνητικών παρεμβολών της τροφοδοσίας μεταγωγής
Συνήθως, ο έλεγχος EMI της τροφοδοσίας μεταγωγής υιοθετεί κυρίως τεχνολογία φιλτραρίσματος, τεχνολογία θωράκισης, τεχνολογία σφράγισης και τεχνολογία γείωσης. Οι παρεμβολές EMI μπορούν να χωριστούν σε παρεμβολές αγωγιμότητας και παρεμβολές ακτινοβολίας ανάλογα με τη διαδρομή μετάδοσης. Το τροφοδοτικό μεταγωγής προκαλεί κυρίως παρεμβολές και το εύρος συχνοτήτων του είναι το ευρύτερο, περίπου 10 kHz-30MHz. Τα αντίμετρα για την καταστολή των διερχόμενων παρεμβολών επιλύονται βασικά σε τρεις ζώνες συχνοτήτων: 10kHz-150kHz, 150kHz-10MHz και άνω. Η κανονική παρεμβολή είναι κυρίως στην περιοχή από 10kHz έως 150kHz, η οποία γενικά επιλύεται με το γενικό φίλτρο LC. Οι παρεμβολές κοινής λειτουργίας είναι κυρίως στην περιοχή των 150 kHz-10 MHz, η οποία συνήθως επιλύεται με φίλτρο απόρριψης κοινής λειτουργίας. Τα αντίμετρα για τη ζώνη συχνοτήτων άνω των 10 MHz είναι η βελτίωση του σχήματος του φίλτρου και η λήψη μέτρων ηλεκτρομαγνητικής θωράκισης.
2.1 με χρήση φίλτρου EMI εισόδου AC.
Συνήθως, υπάρχουν δύο τρόποι μετάδοσης ρεύματος παρεμβολής στον αγωγό: κοινή λειτουργία και διαφορική λειτουργία. Η παρεμβολή κοινού τρόπου είναι η παρεμβολή μεταξύ του ρευστού μεταφοράς και της γης: η παρεμβολή έχει το ίδιο μέγεθος και κατεύθυνση και υπάρχει μεταξύ οποιασδήποτε σχετικής γείωσης του τροφοδοτικού ή μεταξύ της ουδέτερης γραμμής και της γης. Παράγεται κυρίως από du/dt και το di/dt παράγει επίσης ορισμένες παρεμβολές κοινού τρόπου λειτουργίας. Η παρεμβολή διαφορικού τρόπου είναι η παρεμβολή μεταξύ των ρευστών μεταφοράς: η παρεμβολή είναι ίση σε μέγεθος και αντίθετη στην κατεύθυνση, και υπάρχει μεταξύ της γραμμής φάσης και της ουδέτερης γραμμής του τροφοδοτικού και της γραμμής φάσης και της γραμμής φάσης. Όταν το ρεύμα παρεμβολής μεταδίδεται στον αγωγό, μπορεί να εμφανιστεί τόσο σε κοινή λειτουργία όσο και σε διαφορική λειτουργία. Ωστόσο, το ρεύμα παρεμβολής κοινής λειτουργίας μπορεί να επηρεάσει χρήσιμα σήματα μόνο αφού γίνει ρεύμα παρεμβολής διαφορικής λειτουργίας.
Υπάρχουν τα παραπάνω δύο είδη παρεμβολών στη γραμμή μεταφοράς ισχύος AC, συνήθως παρεμβολές διαφορικού τρόπου λειτουργίας χαμηλής συχνότητας και παρεμβολές κοινής λειτουργίας υψηλής συχνότητας. Γενικά, το πλάτος της παρεμβολής διαφορικού τρόπου λειτουργίας είναι μικρό, η συχνότητα είναι χαμηλή και η παρεμβολή που προκαλείται είναι μικρή. Η παρεμβολή κοινής λειτουργίας έχει μεγάλο πλάτος και υψηλή συχνότητα και μπορεί επίσης να παράγει ακτινοβολία μέσω καλωδίων, η οποία προκαλεί μεγάλες παρεμβολές. Εάν χρησιμοποιείται ένα κατάλληλο φίλτρο EMI στο άκρο εισόδου της τροφοδοσίας εναλλασσόμενου ρεύματος, οι ηλεκτρομαγνητικές παρεμβολές μπορούν να κατασταλούν αποτελεσματικά. Η βασική αρχή του φίλτρου EMI γραμμής ισχύος φαίνεται στο Σχήμα 1, στο οποίο οι πυκνωτές διαφορικής λειτουργίας C1 και C2 χρησιμοποιούνται για να βραχυκυκλώσουν το ρεύμα παρεμβολής διαφορικού τρόπου λειτουργίας, ενώ οι πυκνωτές γείωσης ενδιάμεσης γραμμής C3 και C4 για βραχυκύκλωμα κυκλώστε το ρεύμα παρεμβολής κοινού τρόπου λειτουργίας. Το πηνίο τσοκ κοινής λειτουργίας αποτελείται από δύο πηνία ίσου πάχους και τυλίγονται σε μαγνητικό πυρήνα στην ίδια κατεύθυνση. Εάν η μαγνητική σύζευξη μεταξύ των δύο πηνίων είναι πολύ κοντά, η επαγωγή διαρροής θα είναι πολύ μικρή, η οποία είναι φτωχή στο εύρος συχνοτήτων της γραμμής ισχύος.
Η αντίδραση τρόπου λειτουργίας θα γίνει πολύ μικρή. Όταν το ρεύμα φορτίου ρέει μέσω του τσοκ κοινού τρόπου λειτουργίας, οι γραμμές μαγνητικού πεδίου που δημιουργούνται από τα πηνία που συνδέονται σε σειρά στη γραμμή φάσης είναι αντίθετες από αυτές που δημιουργούνται από τα πηνία που συνδέονται σε σειρά στην ουδέτερη γραμμή και αλληλοακυρώνονται στη γραμμή μαγνητικός πυρήνας. Επομένως, ακόμη και στην περίπτωση μεγάλου ρεύματος φορτίου, ο μαγνητικός πυρήνας δεν θα είναι κορεσμένος. Για το ρεύμα παρεμβολής κοινού τρόπου, τα μαγνητικά πεδία που δημιουργούνται από τα δύο πηνία είναι στην ίδια κατεύθυνση, η οποία θα παρουσιάσει μια μεγάλη αυτεπαγωγή, παίζοντας έτσι έναν ρόλο στην εξασθένιση του σήματος παρεμβολής κοινού τρόπου λειτουργίας. Εδώ, το πηνίο τσοκ κοινής λειτουργίας πρέπει να είναι κατασκευασμένο από μαγνητικό υλικό φερρίτη με υψηλή διαπερατότητα και καλά χαρακτηριστικά συχνότητας.
