Elektromagnetisk kompatibilitetsdesignløsning til højfrekvent switching strømforsyning
Hvis problemet med elektromagnetisk interferens (EMI) af selve højfrekvente strømforsyningen ikke håndteres godt, vil det ikke kun let forårsage forurening af elnettet og direkte påvirke den normale drift af andet elektrisk udstyr, men også let danne elektromagnetisk forurening ud i rummet, hvilket resulterer i et stort problem med elektromagnetisk kompatibilitet (EMC) med frekvensskiftende strømforsyning. Denne artikel fokuserer på at analysere den elektromagnetiske forstyrrelse, der overstiger standardproblemet for 1200W (24V/50A) højfrekvent omskiftende strømforsyningsmodul, der bruges i jernbanesignalstrømforsyningspaneler, og foreslår forbedringsforanstaltninger.
Den elektromagnetiske forstyrrelse, der genereres af højfrekvent skiftende strømforsyning, kan opdeles i to kategorier: ledningsforstyrrelser og strålingsforstyrrelser. Udført chikane transmitteres gennem AC-strømforsyningen med en frekvens under 30MHz; udstrålet chikane transmitteres gennem rummet med en frekvens mellem 30 og 1000MHz.
Analyse af elektromagnetiske forstyrrelseskilder for højfrekvent koblingsstrømforsyning
Ensretteren og strømrøret Q1 i kredsløbet, strømrørene Q2~Q5 i kredsløbet i figur 1b, højfrekvenstransformatoren T1 og udgangsensretterdioderne D1~D2 er alle hovedkilderne til elektromagnetisk forstyrrelse, når høj- frekvensskiftende strømforsyning fungerer. Analyser specifikt som nedenfor.
De højordens harmoniske, der genereres under ensretterens ensretterproces, vil forårsage ledningsforstyrrelser og strålingsforstyrrelser langs elledningen.
Skiftende strømrør fungerer i en højfrekvent tændt og slukket tilstand. For at reducere koblingstab og forbedre effekttætheden og den samlede effektivitet, tændes og slukkes koblingsrøret hurtigere og hurtigere, generelt inden for få mikrosekunder. Tænde og slukke ved en sådan hastighed danner overspændingsspænding og overspændingsstrøm, som genererer højfrekvente og højspændingsspidsharmoniske, hvilket forårsager elektromagnetisk forstyrrelse af rummet og AC-indgangslinjerne.
Mens højfrekvente transformator T1 udfører strømkonvertering, genererer den et vekslende elektromagnetisk felt og udstråler elektromagnetiske bølger ud i rummet, hvilket danner strålingshikane. Transformatorens distribuerede induktans og kapacitans genererer oscillation og er koblet til AC-indgangssløjfen gennem den fordelte kapacitans mellem transformatorens primære og sekundære trin, hvilket danner ledende forstyrrelse.
Når udgangsspændingen er relativt lav, arbejder udgangsensretterdioden i en højfrekvent koblingstilstand, som også er en kilde til elektromagnetisk forstyrrelse.
På grund af diodens parasitære blyinduktans, krydskapacitans og påvirkningen af omvendt genvindingsstrøm, fungerer den under meget høje spændings- og strømændringsrater. Jo længere diodens omvendte genopretningstid, jo større påvirkning har spidsstrømmen. , jo stærkere forstyrrelsessignalet bliver, hvilket resulterer i højfrekvent dæmpet oscillation, som er en slags differentialmode ledningsforstyrrelse.
Alle disse genererede elektromagnetiske signaler transmitteres til den eksterne strømforsyning gennem metalledninger såsom strømledninger, signalledninger og jordledninger og danner ledende forstyrrelser. Udstrålede forstyrrelser er forårsaget af forstyrrelsessignaler, der udstråler gennem ledninger og enheder eller gennem sammenkoblinger, der fungerer som antenner.
3. Elektromagnetisk kompatibilitetsdesign til elektromagnetisk forstyrrelse af højfrekvent skiftende strømforsyning
Tilføj et strømfilter til koblingsstrømforsyningens indgang for at undertrykke højordens harmoniske genereret af koblingsstrømforsyningen.
Tilføjelse af en ferritmagnetisk ring til input- og output-strømledningerne undertrykker ikke kun den højfrekvente almindelige tilstand i elledningerne, men reducerer også den forstyrrende energi, der udstråles gennem elledningerne.
Hold strømledningen så tæt som muligt på jordledningen for at reducere sløjfeområdet for differentialtilstandsstråling; rute indgangs-vekselstrømsledningen og udgangs-DC-strømledningen separat for at reducere den elektromagnetiske kobling mellem input og output; hold signalledningen væk fra elledningen og tæt på jorden. Linjerne skal føres, og linjerne bør ikke være for lange til at reducere sløjfens areal; bredden af linjerne på printkortet bør ikke være pludselige, brug bueovergange i hjørnerne, og prøv ikke at bruge rette vinkler eller skarpe hjørner.
Installer afkoblingskondensatorer på chippen og MOS-switchrøret så tæt som muligt på enhedens strøm- og jordstifter parallelt.
På grund af forekomsten af Ldi/dt i jordledningen er printpladen og chassiset indirekte forbundet ved hjælp af kobbersøjler. For dem, der ikke er egnede til forbindelse med kobbersøjler, bør tykkere ledninger bruges og jordes i nærheden.
Tilføj et RC-absorptionskredsløb i begge ender af kontaktrøret og udgangsensretterdioden for at absorbere overspændingen.
