Проектно решение за електромагнитна съвместимост за високочестотно импулсно захранване
Ако проблемът с електромагнитните смущения (EMI) на самото високочестотно импулсно захранване не се третира добре, той не само лесно ще причини замърсяване на електрическата мрежа и пряко ще повлияе на нормалната работа на друго електрическо оборудване, но също така лесно ще образува електромагнитно замърсяване в пространството, което води до висок Проблем с електромагнитната съвместимост (EMC) на честотно превключващо захранване. Тази статия се фокусира върху анализа на електромагнитните смущения, надхвърлящи стандартния проблем на 1200W (24V/50A) високочестотен превключващ захранващ модул, използван в панелите за захранване на железопътен сигнал, и предлага мерки за подобрение.
Електромагнитните смущения, генерирани от високочестотно импулсно захранване, могат да бъдат разделени на две категории: кондуктивни смущения и радиационни смущения. Проведеният тормоз се предава чрез AC захранване с честота под 30MHz; излъченият тормоз се предава през космоса с честота между 30 и 1000MHz.
Анализ на източници на електромагнитни смущения на високочестотно импулсно захранване
Токоизправителят и захранващата тръба Q1 във веригата, захранващите тръби Q2~Q5 във веригата от Фигура 1b, високочестотният трансформатор T1 и изходните токоизправителни диоди D1~D2 са основните източници на електромагнитни смущения, когато високото захранването с превключване на честотата работи. Конкретно анализирайте, както е показано по-долу.
Хармониците от висок порядък, генерирани по време на процеса на коригиране на токоизправителя, ще причинят смущения в проводимостта и смущения в излъчването по електропровода.
Превключващата захранваща тръба работи във високочестотно включено и изключено състояние. За да се намалят загубите при превключване и да се подобри плътността на мощността и общата ефективност, превключващата тръба се включва и изключва все по-бързо и по-бързо, обикновено в рамките на няколко микросекунди. Включването и изключването при такава скорост формира ударно напрежение и ударен ток, които генерират високочестотни и високоволтови пикови хармоници, причинявайки електромагнитни смущения в пространството и AC входните линии.
Докато високочестотният трансформатор T1 извършва преобразуване на енергия, той генерира променливо електромагнитно поле и излъчва електромагнитни вълни в пространството, образувайки радиационен тормоз. Разпределената индуктивност и капацитет на трансформатора генерират трептене и се свързват към AC входния контур чрез разпределения капацитет между първичния и вторичния етап на трансформатора, образувайки проводящи смущения.
Когато изходното напрежение е сравнително ниско, изходният токоизправителен диод работи във високочестотно комутационно състояние, което също е източник на електромагнитни смущения.
Поради водещата паразитна индуктивност на диода, капацитета на прехода и влиянието на обратния възстановителен ток, той работи при много високи скорости на промяна на напрежението и тока. Колкото по-дълго е времето за обратно възстановяване на диода, толкова по-голямо е въздействието на пиковия ток. , толкова по-силен става сигналът на смущението, което води до високочестотно отслабено трептене, което е вид смущение в диференциалния режим на проводимост.
Всички тези генерирани електромагнитни сигнали се предават към външното захранване чрез метални проводници като електропроводи, сигнални линии и заземяващи проводници, образувайки проводящи смущения. Излъчваните смущения се причиняват от сигнали за смущения, които се излъчват през проводници и устройства или през връзки, които действат като антени.
3. Дизайн за електромагнитна съвместимост за електромагнитни смущения на високочестотно импулсно захранване
Добавете захранващ филтър към входа на импулсното захранване, за да потиснете хармониците от висок порядък, генерирани от импулсното захранване.
Добавянето на феритен магнитен пръстен към входните и изходните електропроводи не само потиска високочестотния общ режим в електропроводите, но също така намалява енергията на смущението, излъчвана през електропроводите.
Дръжте електропровода възможно най-близо до заземяващия проводник, за да намалите зоната на контура на излъчване в диференциален режим; прокарайте отделно входната захранваща линия за променлив ток и изходната линия за постоянен ток, за да намалите електромагнитното свързване между входа и изхода; дръжте сигналната линия далеч от електропровода и близо до земята. Линиите трябва да бъдат прекарани и линиите не трябва да са твърде дълги, за да се намали зоната на веригата; ширината на линиите на печатната платка не трябва да е внезапна, използвайте дъгови преходи в ъглите и се опитайте да не използвате прави ъгли или остри ъгли.
Инсталирайте разединителни кондензатори на чипа и превключващата тръба на MOS възможно най-близо до захранващите и заземяващите щифтове на устройството паралелно.
Поради наличието на Ldi/dt в заземяващия проводник, печатната платка и шасито са индиректно свързани с помощта на медни стълбове. За тези, които не са подходящи за свързване с медни стълбове, трябва да се използват по-дебели проводници и да се заземят наблизо.
Добавете RC абсорбционна верига в двата края на превключващата тръба и изходния изправителен диод, за да абсорбирате ударното напрежение.
