Проектна схема за електромагнитна съвместимост за високочестотно импулсно захранване
Ако проблемът с електромагнитните смущения (EMI), съществуващ в самото високочестотно превключващо захранване, не се третира правилно, е не само лесно да се причини замърсяване на електрическата мрежа, пряко засягащо нормалната работа на друго електрическо оборудване, но също така е лесно да се образуват електромагнитно замърсяване във входящото пространство, което води до проблема с електромагнитната съвместимост (EMC) на високочестотното импулсно захранване. Тази статия се фокусира върху анализа на електромагнитните смущения, надвишаващи стандарта в 1200W (24V/50A) високочестотен превключващ захранващ модул, използван в екраните за захранване на железопътен сигнал, и предлага мерки за подобрение.
Електромагнитните смущения, генерирани от високочестотни импулсни захранвания, могат да бъдат разделени на две категории: кондуктивни смущения и излъчени смущения. Кондуктивните смущения се разпространяват през източници на променлив ток с честоти под 30MHz; Радиационните смущения се разпространяват в пространството с честоти, вариращи от 30 до 1000MHz.
Анализ на източници на електромагнитни смущения във високочестотни импулсни захранвания
Превключващите мощни транзистори работят в състояния на високочестотна проводимост и прекъсване. За да се намалят загубите при превключване, да се подобри плътността на мощността и общата ефективност, скоростта на отваряне и затваряне на превключващия транзистор става все по-бърза и по-бърза, обикновено за няколко микросекунди. Транзисторът на превключвателя се отваря и затваря при тази скорост, образувайки ударно напрежение и ударен ток, което ще генерира високочестотни и високоволтови пикови хармоници и електромагнитни смущения в пространството и AC входните линии.
В същото време, когато високочестотният трансформатор Т1 извършва трансформация на мощността, той генерира променливи електромагнитни полета, излъчващи електромагнитни вълни в пространството, образувайки радиационни смущения. Разпределената индуктивност и капацитет на трансформатора генерират трептения, които се свързват с AC входната верига чрез разпределения капацитет между първичните етапи на трансформатора, образувайки проводящи смущения.
Когато изходното напрежение е сравнително ниско, изходният токоизправителен диод работи във високочестотно комутационно състояние и също е източник на електромагнитни смущения.
Благодарение на паразитната индуктивност и преходния капацитет на проводника на диода, както и влиянието на обратния ток на възстановяване, той работи при 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 и толкова по-силен е сигналът на смущението, което води до трептене на затихване с висока честота, което е смущение в проводимостта на диференциалния режим.
Всички генерирани електромагнитни сигнали се предават към външни източници на захранване чрез метални проводници като електропроводи, сигнални линии и заземяващи проводници, образувайки проводящи смущения. Излъчваните смущения се причиняват от сигнали за смущения, излъчвани през кабели и устройства или от свързващи проводници, действащи като антени.
3. Дизайн за електромагнитна съвместимост за високочестотно импулсно захранване с електромагнитни смущения
Добавете захранващ филтър на входа на импулсното захранване, за да потиснете хармониците от висок порядък, генерирани от импулсното захранване.
Добавянето на феритни магнитни пръстени към входните и изходните електропроводи може да потисне високочестотния общ режим в електропроводите и да намали енергията на смущението, излъчвана през електропроводите.
Електрическата линия трябва да бъде възможно най-близо до заземяващия проводник, за да се намали зоната на контура на излъчване в диференциален режим; Прокарайте отделно захранващата линия за променлив ток и изхода за постоянен ток, за да намалите електромагнитното свързване между входа и изхода; Сигналната линия трябва да бъде насочена далеч от електропровода, близо до заземяващия проводник и не твърде дълга, за да се намали зоната на контура на веригата; Ширината на линиите на печатната платка не трябва да се променя рязко, а ъглите трябва да се преливат с дъги, като се избягват прави ъгли или остри ъгли, доколкото е възможно.
Инсталирайте разединителни кондензатори на чипа и MOS превключвателните тръби възможно най-близо до захранващите и заземяващите щифтове, успоредни на устройството.
Поради наличието на Ldi/dt в заземяващия проводник, печатната платка и шасито са индиректно свързани с медни стълбове. За тези, които не са подходящи за свързване на медни стълбове, се използват по-дебели проводници и се заземяват наблизо.
Добавете RC абсорбционни вериги в двата края на превключващата тръба и изходния токоизправителен диод, за да абсорбирате ударно напрежение.
